COMPONENTI DEL SISTEMA NERVOSO
E LORO RAPPORTI FUNZIONALI
V
III
II
0
1600
DEMOCRITO: “atomi psichici”
1700
LEEUWENHOEK: nervi - strutture cave
EROFILO: “cervello”, “nervi”
GALENO: “pneuma psichico”, “l’anima”
DESCARTES: “spiriti animali”
GALVANI: l’elettricità animale
1800
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
1900
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 1011-1012 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
→
SNP Cellule di Schwann →
Mielina Centrale
1 cellula : 10-15 fibre
inibisce la rigenerazione neuronale
Mielina Periferica
1 cellula: 1 fibra
favorisce la rigenerazione neuronale
MIELINA PERIFERICA
proteina P0 (80% proteine)
CC
-- - - + +- - -- - - + +- - -
SC
Linea densa
Linea chiara
-- - - + +- - - - - - +C + - - -
Linea densa
C
Proteina P0 (IgG-like domain)
- compattatore mielina
- in pesci presente sia in SNP che SNC
MIELINA CENTRALE
MBP DM-20
- ---+
- --
-+- -+
-+
+
OD
+
+
-- -
PLP
+
DM-20 e PLP: prodotti da un unico gene per splicing
differenziale (PLP analogo di P0 con coda basica)
MBP: proteina non transmembrana con funzione analoga a coda
citoplasmatica di P0
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
FIBROSI
GLIA DI BERGMANN
CELLULE DI MULLER
PROTOPLASMATICI
REATTIVI
PROPRIETA’
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 (↑ Ca2+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 ↑ Ca2+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 Ca2+ NEGLI ASTROCITI
I TRANSIENTI DI Ca2+ SI PROPAGANO
NELLA RETE DI ASTROCITI
I TRANSIENTI DI Ca2+ INDUCONO RILASCIO
DI GLUTAMMATO DAGLI ASTROCITI
GLI ASTROCITI INDUCONO
TRANSIENTI DI Ca2+ 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
INPUT
OUTPUT
IL NEURONE
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 e β-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
