Sistema nervoso parte seconda:
Organizzazione del sistema nervoso
• Nel regno animale si sono evoluti diversi tipi di sistema nervoso. Gli organismi
a simmetria radiale hanno uno dei modelli più semplice di sistema nervoso,
costituito da una rete nervosa, ossia da un sistema a reticolo di neuroni che si
estende per tutto il corpo.
Rete nervosa
Neurone
Idra (uno cnidario)
• La maggior parte degli animali presenta simmetria bilaterale, con
due aspetti evolutivi caratteristici:
– la cefalizzazione, cioè la concentrazione delle strutture nervose presso
l’estremità anteriore;
– la centralizzazione, ossia la presenza di un sistema nervoso centrale
separato da quello periferico.
Encefalo
Macchia oculare
Encefalo
Cordone
nervoso
Encefalo
Cordone
nervoso
ventrale
Nervi
periferici
Planaria (un verme piatto)
Gangli dei
segmenti
Sanguisuga (un anellide)
Cordone
nervoso
ventrale
Encefalo
Assone
gigante
Gangli
Insetto (un artropode)
Calamaro (un mollusco)
• Il sistema nervoso dei vertebrati presenta un
alto livello di centralizzazione e di cefalizzazione
Sistema nervoso
centrale (SNC)
Sistema nervoso
periferico (SNP)
Encefalo
Nervi cranici
Midollo spinale
Gangli
Nervi spinali
SNC Sistema Nervoso Centrale
• Il SNC è costituito dall’encefalo e dal midollo
spinale.
Liquido cerebrospinale
Sostanza grigia
Encefalo
Meningi
Sostanza bianca
Canale centrale
Ventricoli
Canale ependimale
del midollo spinale
Midollo spinale
Ganglio della
radice dorsale
(parte del SNP)
Nervo spiale (che fa
parte del sistema
nervoso periferico)
Midollo spinale
(sezione trasversale)
SNC: sostanza bianca/grigia
• Il SNC è formato da sostanza grigia (corpo dei
neuroni) e sostanza bianca (assoni mielinizzati).
Il midollo spinale e i nervi
Il midollo spinale porta
le informazioni dalla
periferia all’encefalo
attraverso le vie sensoriali
ascendenti e trasferisce
le risposte mediante le vie
motorie discendenti.
I nervi spinali collegano
il midollo spinale ai
recettori sensoriali, ai
muscoli e alle ghiandole.
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midollo spinale
• Il midollo spinale è composto da una sezione
interna di materia grigia (che assomiglia molto
alla forma di una farfalla) circondata da
materia bianca.
• Dai corpi cellulari dei
neuroni dei corni anteriori
della farfalla partono i
motoneuroni del SNP. Nei
corpi cellulari delle corna
posteriori arrivano le fibre
dei neuroni sensoriali del
SNP.
• Il midollo spinale, lungo
circa 45 cm nell'adulto e
pesa circa 40 g, è
costituito da un fascio di
nervi che si estende dal
cervello, e stabilisce delle
connessioni tra questo e
SNP.
• Il midollo spinale è
protetto dalle 33
vertebre della spina
dorsale lunga 70 cm.
percorsi sensoriali del midollo
spinale:
1) percorso sensoriale ascendente trasporta
informazioni ricevute da tutto il corpo verso specifici
livelli del midollo spinale e successivamente verso
l’encefalo.
L’informazione proviene da cellule specializzate,
come i sensori nella pelle (che si occupano del tatto,
del dolore o dei cambiamenti ambientali) e i sensori
che monitorano gli organi interni (ad esempio cuore,
polmoni, intestino ecc).
2) percorso senso-motorio discendente
Questo percorso controlla sia i muscoli degli organi
interni (es. cuore, stomaco, intestino, ecc.) sia i
muscoli coinvolti nei movimenti.
Il percorso discendente inizia dai nervi localizzati
nell’encefalo i quali spediscono segnali elettrici al
midollo, da qui poi i neuroni trasmettono gli impulsi
a parti specifiche del corpo.
3) Il midollo spinale contiene anche parti di circuiti
neuronali che sono coinvolti nei riflessi spinali.
Questi circuiti coinvolgono messaggi che sono stati
ricevuti dai nostri organi di senso, che raggiungono il
midollo spinale, e dal quale parte una risposta diretta
ai muscoli senza necessariamente che il cervello sia
stato coinvolto con una decisione.
I riflessi spinali
Il midollo spinale può generare semplici risposte involontarie
anche senza coinvolgere l’encefalo, come nel caso del
riflesso rotuleo o patellare.
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encefalo
L’encefalo è formato da sostanza grigia e
sostanza bianca ed è suddiviso in:
telencefalo;
diencefalo;
tronco encefalico;
cervelletto.
encefalo
barriera emato-encefalica
Le meningi
L’encefalo e il midollo
spinale sono avvolti da tre
membrane di tessuto
connettivo, dette meningi:
• dura madre;
• aracnoide;
• pia madre.
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Liquido cefalo-rachidiano o
cerebro-spinale
ventricoli
nervi cranici
regioni dell’encefalo umano
• La struttura di un supercomputer vivente:
l’encefalo umano
– L’encefalo umano è più potente di qualsiasi
computer.
– È formato da tre regioni principali che si sono
evolute considerevolmente rispetto alle forme
originali ancestrali:
•
•
•
prosencefalo;
mesencefalo;
rombencefalo.
tubo neurale
Durante le prime fasi dello sviluppo embrionale
si forma il tubo neurale.
Nei vertebrati, durante i primi stadi dello
sviluppo embrionale, all’estremità anteriore del
tubo neurale compaiono tre rigonfiamenti:
prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo.
Regioni dell’encefalo embionale
Regioni presenti nell’adulto
Cervello (emisferi cerebrali; comprende la corteccia, la sostanza bianca e
i nuclei basali)
Prosencefalo
Diencefalo (talamo, ipotalamo, ipofisi, epifisi)
Mesencefalo
Mesencefalo (parte del tronco encefalico)
Ponte (parte del tronco)
Cervelletto
Rombencefalo
Midollo allungato (parte del tronco encefalico)
Emisfero
cerebrale
Mesencefalo
Diencefalo
Rombencefalo
Mesencefalo
Ponte
Cervelletto
Midollo allungato
Midollo spinale
Prosencefalo
Embrione (un mese)
Feto (tre mesi)
encefalo
Corteccia cerebrale
Cervello
Prosencefalo
Talamo
Ipotalamo
Ipofisi
Mesencefalo
Ponte
Rombencefalo
Midollo
allungato
Cervelletto
Midollo spinale
strutture
encefaliche
tronco encefalico
• Due parti del
rombencefalo, chiamate
midollo allungato e
ponte, e il mesencefalo
formano un’unità
funzionale chiamata
complessivamente
tronco encefalico.
midollo allungato
• contiene reti di neuroni che costituiscono il
centro di controllo delle funzioni vitali come la
respirazione e la pressione sanguigna,
frequenza cardiaca, digestione e riflessi
complessi.
midollo allungato e ponte
ponte
• Modulare l’attività dei neuroni nei centri
superiori del cervello.
• Connessioni con il cervelletto.
• Controllo di funzioni come la respirazione.
cervelletto
• Ruolo centrale nel controllo, memoria e
coordinazione spazio-temporale dei
movimenti.
• Comportamenti
automatici.
tronco encefalico: mesencefalo
• Riceve e integra le sensazioni uditive e riflessi
visivi (raphe nuclei). Media diverse funzioni
tra centri cerebrali superiori ed inferiori
(sonno ed attenzione ad esempio).
talamo
• Il talamo invia alla corteccia cerebrale gli
impulsi sensoriali; riceve dalla corteccia
cerebrale le risposte motorie. L’informazione non viaggia
semplicemente in una sola direzione, ma “avanti e indietro”.
• Presenta centri importanti nel processo di
percezione del dolore e nei processi di
costruzione del “sé”.
ipotalamo
L'ipotalamo e' situato alla base del cervello, ha
grossomodo le dimensioni di un pisello, ma e'
responsabile di aspetti importantissimi del
comportamento.
ipotalamo
• Controlla la temperatura corporea.
• Controlla la secrezione ormonale (tramite le
connessioni con l’ipofisi) e l’omeostasi.
• Fame e Sete
• Ritmi circadiani
• Emozioni (è parte del sistema limbico)
Telencefalo (cervello)
Il telencefalo
Il telencefalo (o cervello) è
composto da due emisferi
cerebrali, ricoperti dalla
corteccia cerebrale e uniti
dal corpo calloso.
La porzione più antica del
telencefalo, in termini
evolutivi, viene chiamata
sistema limbico.
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– Se confrontato a quello dei pesci, degli anfibi e dei
rettili, il cervello degli uccelli e dei mammiferi è
molto più grande, rispetto alle altre parti
dell’encefalo.
– Un cervello più ampio è direttamente correlato con
il comportamento più elaborato che caratterizza
uccelli e mammiferi.
• Il cervello è costituito dagli emisferi cerebrali destro e
sinistro, ognuno dei quali è responsabile dell’attività della
parte opposta del corpo.
Emisfero
cerebrale sinistro
Corpo
calloso
Emisfero
cerebrale destro
Gangli basali
emisferi cerebrali
• Gli emisferi cerebrali sono costituiti da una
parte centrale, nota come gangli della base,
ed un foglio sottile ma esteso di neuroni che
costituiscono la materia grigia della corteccia
cerebrale.
gangli della base
• I gangli della
base giocano un
ruolo di primo
piano nella
capacità di
iniziare e
controllare un
movimento.
Gangli della Base: nucleo caudato, putamen, globus pallidus, la pars
reticulata e quella compacta della substantia nigra ed il nucleo
subtalamico.
sistema limbico
corteccia cerebrale
• Impacchettata nello spazio limitato del cranio,
la corteccia cerebrale è accartocciata con
pieghe verso l’interno e verso l’esterno,
consentendo di avere una superficie
disponibile molto maggiore di quanto
altrimenti possibile per il foglio di neuroni che
la compone.
• La parola "corteccia" e' utilizzata per
similitudine con quella degli alberi.
• Lo spessore della corteccia cerebrale varia da
2 a 6 mm.
• La parte destra e quella sinistra della corteccia
cerebrale sono interconnesse da uno spesso
strato di fibre nervose, detto "corpo calloso".
• Nei mammiferi superiori, come l'uomo, la
corteccia cerebrale ha molte sporgenze e
rientranze. Una sporgenza della corteccia
cerebrale si chiama giro ed una rientranza si
chiama solco. I mammiferi più semplici, come i
topi e i conigli, hanno pochissimi giri e solchi.
• È suddivisa in un gran numero di aree
separate, ciascuna distinguibile in base ad una
propria struttura stratiforme e specifiche
connessioni.
• Principali funzioni:
Pensiero
Movimento volontario
Linguaggio
Ragionamento
Percezione (aree visiva, uditiva ed olfattiva,
aree somatosensoriali).
• La formazione reticolare attraversa il centro del tronco
encefalico e riceve informazioni dai recettori sensoriali, le
filtra rimuovendo quelle che arrivano costantemente al
sistema nervoso, e invia i dati utili alla corteccia cerebrale.
Informazioni in uscita
verso la corteccia
Occhio
Formazione reticolare
Informazioni provenienti
dai recettori del tatto, del
dolore e della temperatura
Informazioni
provenienti
dall’orecchio
corteccia
La corteccia cerebrale
La corteccia cerebrale ricopre la superficie degli emisferi,
dividendoli in lobi, ed è coinvolta nelle funzioni superiori del
sistema nervoso.
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• La corteccia cerebrale è
un mosaico di regioni
specializzate che
interagiscono
• L’intricato circuito
neuronale della corteccia
cerebrale dà origine alle
caratteristiche umane più
peculiari: la logica e le
capacità matematiche,
l’abilità linguistica,
l’immaginazione, il
talento artistico e la
personalità.
regioni specializzate ed aree di
associazione
– Le aree specializzate compiono funzioni specifiche
– La maggior parte della nostra corteccia cerebrale è
costituita dalle aree di associazione, siti in cui
avviene l’integrazione tra le diverse informazioni
sensoriali e mnemoniche.
lateralizzazione
Gli emisferi cerebrali destro e sinistro tendono a specializzarsi
a svolgere funzioni differenti.
• Nella maggior parte delle persone l’emisfero
sinistro è responsabile del linguaggio e della
logica matematica.
• L’emisfero destro responsabile della
percezione spaziale, dei volti e
nell’elaborazione delle emozioni in generale.
lobo temporale
• Aree associative uditive ed olfattive
lobo occipitale
• Corteccia visiva
lobo parietale
• Corteccia somatoestetica (somatosensoriale)
• Interpretazione stimoli complessi (negligenza
parietale)
• Area del Wernicke (comprensione del
linguaggio) (emisfero sinistro)
• Area percettiva del gusto.
lobo frontale
• Aree associative frontali (pensiero logico,
giudizio, astrazione, coscienza)
• Area di Broca (struttura logica del linguaggio)
(emisfero sinistro)
• Corteccia motoria primaria
• Area premotoria (neuroni specchio)
Lobo frontale
Lobo parietale
Area di associazione
somatosensoriale
Area di associazione
Frontale (logica, giudizio)
Linguaggio: area di Wernicke
Senso logico e comprensione
Percezione del gusto
Linguaggio: area di Broca
Sintassi del linguaggio
Percezione dell’udito
Percezione dell’olfatto
Area di associazione
uditiva
Area di
associazione
visiva
Vista
Lobo temporale
Lobo occipitale
La corteccia motoria e quella
somatoestesica primaria
La corteccia motoria
primaria controlla l’attività dei
muscoli, mentre la corteccia
somatoestesica primaria
raccoglie tutte le informazioni
tattili e pressorie.
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corteccia motoria
• L’area funzionale chiamata corteccia motoria ha
soprattutto la funzione di inviare comandi ai muscoli
scheletrici, fornendo risposte appropriate agli stimoli
sensoriali.
decussazione
• Le vie nervose che connettono i recettori
sensoriali alla corteccia e la corteccia ai
muscoli si incrociano da un emisfero all’altro.
Ciò significa che i movimenti della parte destra
del corpo sono controllati dalla parte sinistra
della corteccia cerebrale (e vice versa).
• Sono eccezione le vie nervose della testa.
area somatosensoriale
corpo calloso
Le due metà del cervello non lavorano in
maniera isolata, poiché la corteccia cerebrale
destra e sinistra sono connesse da un largo
tratto di fibre detto corpo calloso
sezione mediale
snp
Il sistema nervoso periferico (SNP)
Il SNP comprende i nervi e i gangli ed è formato da due
componenti funzionalmente diverse:
il sistema nervoso somatico costituito da neuroni
sensoriali, che trasmettono le informazioni percepite, e da
neuroni motori, che producono movimenti volontari;
il sistema nervoso autonomo che controlla le funzioni
involontarie.
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Il sistema nervoso periferico ha una struttura
funzionale gerarchica
• Il sistema nervoso periferico dei vertebrati può essere
suddiviso in due componenti funzionalmente diverse: il
sistema nervoso somatico e il sistema nervoso autonomo.
Sistema nervoso
periferico
Sistema
somatico
(volontario)
Sistema
autonomo
(involontario)
Sistema
simpatico
Sistema
parasimpatico
Sistema
enterico
– Il sistema nervoso somatico trasporta i segnali da e
verso i muscoli scheletrici, principalmente in risposta
a stimoli esterni. Viene detto volontario perché gran
parte delle sue azioni è sotto il controllo della
volontà.
– Il sistema nervoso autonomo regola l’ambiente
interno, controllando la muscolatura liscia, il
miocardio e gli organi dei sistemi digerente,
cardiovascolare, escretore ed endocrino. Questo
controllo è generalmente di tipo involontario.
– Il sistema nervoso enterico controlla i movimenti
dei processi digestivi.
Il sistema nervoso
autonomo (SNA)
Il SNA comprende due
gruppi di neuroni che
costituiscono la
divisione ortosimpatica
(o semplicemente
simpatica) e quella
parasimpatica, che
hanno azioni
contrapposte.
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• Gli effetti contrapposti dei neuroni dei sistemi
simpatico e parasimpatico regolano l’ambiente
interno
– Un gruppo di neuroni, che costituisce il sistema
parasimpatico, induce nell’organismo le attività
legate all’acquisizione e alla conservazione
dell’energia. “digerisci e rilassati” (acetilcolina)
– L’altro gruppo di neuroni, appartenenti al sistema
simpatico, tende a svolgere il compito opposto,
preparando il corpo alle attività che consumano
energia. “combatti o fuggi” (noradrenalina)
Il sistema
nervoso
autonomo:
