COMPONENTI DEL SISTEMA NERVOSO E LORO RAPPORTI FUNZIONALI
V III II 0 1600 1700 1800 1900 DEMOCRITO: atomi psichici EROFILO: cervello, nervi GALENO: pneuma psichico, l anima DESCARTES: spiriti animali LEEUWENHOEK: nervi - strutture cave GALVANI: l elettricità animale GALL: la frenologia BERNARD: azione del curaro BROCA: la neuroanatomia funzionale DEITERS: cellule nervose con prolungamenti FRITSCH: elettricità e funzione cerebrale GERLACH: teoria reticolarista GOLGI: la reazione nera HIS, FOREL: teoria neuronista SHERRINGTON: la sinapsi ELIOTT: il neutotrasmettitore adrenalina LOEWI: il neurotrasmettitore acetilcolina BRODMAN: la nuova frenologia CAJAL: la dottrina del neurone FALCK,HILLARP: la neuroanatomia chimica 2000 LA RIVOLUZIONE MOLECOLARE
L ORIGINE NEURONALE DELL ATTIVITA PSICHICA
LA NEUROFISIOLOGIA CELLULARE E MOLECOLARE L APPROCCIO RIDUZIONISTICO ALLO STUDIO DEL COMPORTAMENTO
SISTEMA NERVOSO - ASPETTI GENERALI Percezione Elaborazione e memoria Comportamento circa 10 11-10 12 neuroni Enorme complessità: - fenotipo neuronale - connessioni - plasticità strutturale e funzionale 2 TIPI DI CELLULE: - NEURONI -GLIA
GLIA - nell uomo glia : neuroni = 10 : 1 - non coinvolte direttamente nell elaborazione delle informazioni (?) RUOLI FUNZIONALI - supporto ed isolamento dei neuroni - formazione guaine mieliniche degli assoni - detossificazione - housekeeping del microambiente sinaptico - guida e supporto per la crescita degli assoni - barriera emato-encefalica - ruolo informazionale A. OLIGODENDROCITI E CELLULE DI SCHWANN Funzione: creazione delle guaine mieliniche degli assoni (tratti internodali) Specificità nei processi di mielinizzazione centrali e periferici SNC Oligodendrociti Mielina Centrale 1 cellula : 10-15 fibre inibisce la rigenerazione neuronale SNP Cellule di Schwann Mielina Periferica 1 cellula: 1 fibra favorisce la rigenerazione neuronale
MIELINA PERIFERICA proteina P 0 (80% proteine) SC Proteina P0 (IgG-like domain) - compattatore mielina - in pesci presente sia in SNP che SNC C - --+ + - - -- -- --+ + --- -- --+ + --- -- --+ + --- C C Linea densa Linea chiara Linea densa MIELINA CENTRALE MBP DM-20 PLP OD --- -- + - -- + -- --- -- + + - -- -- + DM-20 e PLP: prodotti da un unico gene per splicing differenziale (PLP analogo di P 0 con coda basica) MBP: proteina non transmembrana con funzione analoga a coda citoplasmatica di P 0 mutazione MBP topo SHIVERER (mbp-/mbp-) ritorna normale con terapia genica, efficace anche in eterozigosi + + +
LA MIELINA E LA RIGENERAZIONE ASSONALE: TO GO OR NOGO?
ASTROGLIA GLIA RADIALE ASTROCITI GLIA DI BERGMANN CELLULE DI MULLER FIBROSI PROTOPLASMATICI PROPRIETA REATTIVI 1. Supporto meccanico, isolamento e nutrimento dei neuroni (partecipano alla barriera emato-encefalica) 2. Produzione di molecole di adesione e della matrice extracellulare (migrazione, crescita, connessioni, formazioni nuclei di neuroni) 3. Rilascio di fattori di crescita (proliferazione, differenziamento, crescita neuronale, rigenerazione) 4. Rilascio di citochine (infiammazione, riparazione) 5. Housekeeping della sinapsi Ricaptazione dei neurotrasmettitori Sintesi dei precursori per il neurotrasmettotori Tamponamento ( spatial buffering ) del K+ extracellulare (canali K, Cl) 6. Funzioni informazionali Modalità di segnalazione autocrina, paracrina e sinaptica Recettori e sistemi di trasduzione per i neurotrasmettitori Risposte biologiche all azione dei neurotrasmettitori ( Ca 2+ i ) Sincizio funzionale (gap junctions astrocita-astrocita) Connessioni con neuroni (gap junctions astrocita-neurone) Rilascio di neurotrasmettitore 7. Funzioni di regolazione del flusso regionale ed energy supply ai neuroni Rilascio di composti vasodilatatori (NO, PGE) ai foot processes dei vasi cerebrali in seguito ad Ca 2+ i provocato dalla stimolazione di recettori per i neurotrasmettitori
GLI ASTROCITI SONO IN STRETTO CONTATTO CON NEURONI E VASI SANGUIGNI
GLI ASTROCITI SONO COMPONENTI DEL MICROAMBIENTE SINAPTICO
FUNZIONI METABOLICHE DEGLI ASTROCITI INTERAZIONI ASTROCITA-ASTROCITA E ASTROCITA-NEURONE
L ATTIVITA NEURONALE INDUCE TRANSIENTI DI Ca 2+ NEGLI ASTROCITI
I TRANSIENTI DI Ca 2+ SI PROPAGANO NELLA RETE DI ASTROCITI I TRANSIENTI DI Ca 2+ INDUCONO RILASCIO DI GLUTAMMATO DAGLI ASTROCITI
GLI ASTROCITI INDUCONO TRANSIENTI DI Ca 2+ NEI NEURONI
GLI ASTROCITI REGOLANO IL FLUSSO SANGUIGNO IN BASE ALLA ATTIVITA DEI NEURONI
MICROGLIA 5-20% delle cellule totali (soprattutto in sostanza grigia) DERIVAZIONE: monociti del midollo osseo entrati nel SNC durante lo sviluppo FUNZIONI: 1. Fagocitosi (cellule apoptotiche durante lo sviluppo e insulti nocivi) 2. Secrezione citochine 3. Sorveglianza del microambiente 4. Microglia reattiva per fenomeni infiammatopri e degenerativi CERVELLO NORMALE M. ATTIVATA M. MACROFAGICA
IL NEURONE INPUT OUTPUT PRINCIPIO DI POLARIZZAZIONE 1. AREA DI RICEZIONE 2. AREA DI INTEGRAZIONE 3. AREA DI TRASFERIMENTO RAPIDO (elettrico) 4. AREA DI TRASMISSIONE DEL SEGNALE (chimico) PRINCIPIO DI DALE 1. Un neurone libera lo stesso trasmettitore in ogni terminazione 2. Un neurone utilizza lo stesso apparato biochimico in ogni sua parte
TIPI DI NEURONI Divergenza e convergenza
POLIMERI CITOSCHELETRICI 1. PROTEINE DEI MICROTUBULI α- TUBULINA eβ-tubulina (tutte le cellule eccetto RBC) γ- TUBULINA (nel MT organizing center, necessaria per nucleazione) MAP 1a/1b neuroni (assoni/dendriti) e glia MAP 2a/2b/2c neuroni (specifica per dendriti e corpo cellulare) TAU neuroni (assone) 2. MOTORI MOLECOLARI KINESINA/KINESINA NEUROSPECIFICA ( plus end-directed) DINEINA ( minus end-directed) 3. PROTEINE DEI MICROFILAMENTI β e γ- ACTINA (cellule non muscolari) MONOMER BINDING PROTEINS (profilina) FILAMENT BINDING PROTEINS (spectrina, gelsolina, sinapsine, α-actinina) 4. PROTEINE DEI FILAMENTI INTERMEDI Tipi I/II (cheratine epiteliali) Tipo III (GFAP gliale, vimentina e periferina neuronali) Tipo IV (NF triplet low,medium, high MW neuronali)
TRASPORTO ASSONICO RAPIDO E LENTO KINESINA DINEINA
TRASPORTO LENTO TRASPORTO RAPIDO
LA BARRIERA EMATO-ENCEFALICA