Coordinazione nervosa
SISTEMA NERVOSO SISTEMA ENDOCRINO principali responsabili coordinazione processi fisiologici! risposta agli stimoli esterni! mantenimento dell omeostasi interna
Principali funzioni del sistema nervoso (SN)! Rilevare informazioni dall ambiente interno ed esterno dell animale (es. pressione, posizione del corpo, stato dei liquidi interni, fame e sete, la luce, suoni, la temperatura ambientale)! Valutare ed integrare le informazioni (es. stimolo della fame, rilevazione visiva del cibo e quella olfattiva di un predatore contemporaneamente)! Rispondere in maniera adeguata agli stimoli (es. risposta motoria o ghiandolare) Sistema nervoso centrale SNC Sistema nervoso periferico SNP
Organizzazione cellulare Seconda Università degli Studi di Napoli! Neurone unità strutturale e funzionale fondamentale Copro cellulare (pirenoforo) Prolungamenti citoplasmatici Dendriti: impulsi in direzione centripeta (spesso brevi e numerosi) Assoni: impulsi in direzione centrifuga (terminano ramificandosi in molti filamenti recanti all apice un bottone sinaptico). Quelli del SNP sono racchiusi da guaine di cellule appiattite (di Schwann) che costituiscono un rivestimento glicoproteico, il neurilemma. Molti hanno anche uno strato isolante di molecole proteiche e lipidiche detto guaina mielinica.
Differenze fra assoni e dendriti ASSONI! Informazioni via dal corpo cellulare! Generalmente, uno solo per cellula! Mielinizzati! Si ramificano lontano dal corpo cellulare DENDRITI! Informazioni al corpo cellulare! Generalmente, molti per ogni cellula! Non sono mielinizzati! Si ramificano vicino al corpo cellulare
Tipi di neuroni: funzione! Sensitivi (primari, sensoriali o afferenti) trasmettono impulsi al SNC! Motori (motoneuroni, efferenti) trasmettono impulsi dal SNC ai muscoli e organi effettori! Interneuroni (di associazione) servono da collegamento tra i neuroni sensitivi e quelli motori nel SNC
Nevroglia (cellule gliali) " Cellule di Schwann " Oligodendrociti " Microglia " Astrociti " Cellule ependimali! Responsabili di più della metà della massa del SNC.! Funzione trofica e di sostegno.! Molto importanti, senza di loro infatti i neuroni non funzionerebbero correttamente.! Partecipano attivamente alla funzione cerebrale.
Gangli! Caratteristica importante della maggior parte dei sistemi nervosi! Addensamenti di corpi cellulari di neuroni da cui si dipartono prolungamenti o neuriti formando nervi! Centri di integrazione e coordinazione.! I gangli posti nella regione anteriore del corpo sono detti anteriori, cefalici, cerebrali o comunemente cervello (nei vertebrati). Gangli stellato Sepia
Nervi! Fasci di fibre nervose (assoni) avvolte da tessuto connetivo e comprendenti vasi sanguigni che forniscono sostanze nutritive.! Collegano il sistema sensoriale con i centri nervosi, ed i centri nervosi alla muscolatura o le ghiandole.
Sinapsi! Punti di giunzione(regolazione) in cui l informazione può essere trasmessa con o senza modificazione da un neurone (pre-sinaptico) ad un altro (post-sinaptico) sinapsi chimica: membrane separate (20-40 nm) da una fessura sinaptica. Rilascio di trasmettitori chimici (azione eccitatoria o inibitoria). sinapsi elettrica: membrane separate (5nm), ma l impulso nervoso (corrente elettrica ionica) fluisce direttamente percorrendo i canali intercellulari. tra neuroni e strutture non nervose giunzioni neuroeffetrici: gli impulsi nervosi attivano o inibiscono direttamente cellule e organi (muscoli, ghiandole, cromatofori).! Sono la base dell integrazione nel SN, determinando se un dato evento ambientale determinerà o meno modificazioni all interno del corpo e, alla fine, una modificazione del comportamento di un animale.
IMPULSO NERVOSO informazione trasmessa tra neuroni
Potenziale di riposo (pdr)! Quando un neurone non sta producendo segnali, si dice che è "a riposo ed il suo interno è negativo rispetto all'esterno.! Tra la superficie esterna ed interna di una membrana cellulare esiste una differenza di cariche elettriche (più positiva all esterno che all interno).! A questa differenza di cariche elettriche corrisponde una differenza di potenziale elettrico che nelle cellule nervose è di 70mV (potenziale di membrana o di riposo).! La differenza di concentrazione viene mantenuta da un meccanismo che consuma ATP (pompa Na/K).! Una membrana cellulare tra le cui superfici esiste una differenza di carica elettrica è detta polarizzata.! L impulso nervoso può essere rappresentato come una variazione della permeabilità della membrana che si propaga lungo l assone o un dendrite.! Questa variazione del potenziale di membrana che si propaga è detta depolarizzazione.
Potenziale d azione (pda)! Definito spike o impulso.! Indica cosa accade quando i neuroni trasmettono informazioni.! Corrisponde ad un cambiamento di polarità della membrana.! Uno stimolo provoca lo spostamento del potenziale di riposo (-70 mv) verso 0 mv.! Solo quando la depolarizzazione raggiunge 55 mv (valore soglia) esplode il pda (principio del tutto o nulla).! In ogni cellula nervosa il pda è della stessa grandezza.! Sovraccolpo per valori positivi breve! Alla ripolarizzazione, breve sottocolpo per valori inferiori al pdr (periodo refrattario) -50-70
Propagazione dell impulso! Un potenziale d azione evocato, causa correnti locali che modificano aree vicine della membrana cellulare: depolarizzazione in successione.! L imuplso procede solo nelle regioni non refrattarie (propagazione unidirezionale).! Potenziale d azione autopropagantesi.! Velocizzazione dell impulso conduzione a salti con guaina mielinica calibro dell assone (assoni giganti).
Trasmissione sinaptica! Nella maggior parte delle sinapsi si tratta di un evento chimico: Impulso nervoso. liberazione sostanza trasmettitrice da parte del neurone presinaptico (attivazione canali del Ca 2,., facilitandone l ingresso nella cellula. Ciò determina la liberazione della sostanza trasmettitrice) diffusione sostanza nello spazio sinaptico. la sostanza raggiunge il neurone postsinaptico + ) Azione eccitatoria (depolarizzazione) o inibitoria (iperpolarizzazione).! Le sinapsi chimiche sono tipicamente unidirezionali; sinapsi bidirezionali solo negli cnidari. ACETILCOLINA più comune neurotrasmettitore
Eventi in una sinapsi chimica
Considerazioni sul SN degli animali! Il grado generale di complessità dell organizzazione del corpo degli animali si riflette nel sistema nervoso.! Un SN ben sviluppato è associato alla motilità ed ad una cospiqua dimensione del corpo. Protozoi privi di SN, dotati di movimento ma molto piccoli. Spugne con un SN scarsamente sviluppato, di grandi dimensioni ma sessili.! La complessità del comportamento di un animale è correlata a quella del suo sistema nervoso.
SN negli animali a simmetria raggiata! Le parti del corpo si irraggiano da un asse centrale; qualsiasi piano longitudinale contenente l asse centrale divide il corpo in metà simili.! Caratteristica della maggior parte degli animali fissi o fluttuanti nell'acqua o con movimenti molto lenti e senza una precisa direzione.! Le cellule nervose formano una rete nervosa.
SN negli animali a simmetria bilaterale! Un unico piano divide la figura in due meta' (speculari) uguali per forma e dimensione, ma non sovrapponibili! Caratteristica della massima parte degli organismi viventi che si muovono attivamente.! Presentano un SNC ed un SNP. Tendenza alla cefalizzazione. Dorsale Anteriore Ventrale Posteriore
Cefalizzazione! Processo evolutivo che ha portato alla formazione di sistemi nervosi centralizzati.! Strettamente connesso allo sviluppo di una simmetria bilaterale! Negli animali a simmetria bilaterale, che si muovono in avanti, è evidentemente più vantaggioso avere gli organi e le strutture sensoriali raccolte nella parte anteriore del corpo, il capo.
SISTEMA NERVOSO DEGLI INVERTEBRATI
Poriferi! Non è presente un SN, tuttavia alcuni stimoli possono essere recepiti e risposti dalle singole cellule: regolazione del calibro delle aperture ad opera dei miociti; variazione del ritmo di battito dei coanociti.
Cnidari Cavità gastrovascolare Gastrodermide Mesenchima Epidermide! Rete nervosa.! Conduzione degli impulsi attraverso le sinapsi in entrambe le direzioni.! Comportamento molto semplice: variazione forma del corpo; capovolgimento; nuoto; riflesso di chiusura.
Platelminti Cordone nervoso laterale Ganglio cerebrale Auricole! Forme meno evoulute: Cordone nervoso trasversale Auricole Macchia oculare SN semplice (a rete)! Forme evolute: concentrazione encefalica (coppia di gangli). Cordoni nervosi longitudinali. Nervi trasversali. Ganglio cerebrale Coppia di coroni nervosi
Nematodi! Gruppo di gangli anteriori.! Anello periesofageo.! Cordoni nervosi diretti anteriomente e posteriormente: 1 dorsale ed 1 ventrale piu grandi; altri nell aparete del corpo
Anellidi! SN metamerico.! Un paio di gangli cerebrali (cervello).! Cordone nervoso medioventrale (doppio) con un ganglio e paia di nervi laterali in ciascun segmento.! Molti assoni giganti.
Molluschi! Da sistemi semplici e relativamente non cefalizzati ad alcuni molto complessi.! Anello nervoso periesofageo con varie paia di gangli (almeno 4), connesso con 2 paia di cordoni longitudinali (1 paio piede e 1 paio visceri).! Cefalizzazione nei gasteropodi e soprattutto nei cefalopodi.
Artropodi! SN metamerico simile ai molluschi.! Nelle specie più evolute, tendenza alla fusione di parti del SN in masse nervose grandi e complesse.! Molti hanno un cerevello formato dalla fusione di gangli periesofagei.! Neuroni giganti per la trasmissione rapida.
Cordati! Tunicati: ganglio nella tunica e rete nervosa.! Anfiosso: cervello assente; cordone nervoso dorsale con nervi in disposizione metamerica.! Vertebrati: SNC e SNP.
Vertebrati! Più complesso di quello degli invertebrati (eccetto Cefalopodi).! Encefalo più grande in relazione alle dimensioni del corpo: maggiore capacità di apprendimento e memoria.! Capacità d integrazione maggiori nei mammiferi.