Propagazione e trasmissione di segnali nervosi La comunicazione tra le cellule Modalità di comunicazione cellulare: • Mediante messaggi elettrici • Mediante messaggi chimici In ambedue le modalità il messaggio, sia esso una variazione di potenziale o una sostanza chimica, deve essere generato dalla cellula che lo vuole inviare, trasmesso fino alla cellula destinataria (cellula bersaglio), ricevuto e riconosciuto da questa. Le caratteristiche fondamentali di un messaggio sono: 1. il contenuto di informazione; 2. l’indirizzamento o destinazione; 3. la velocità di trasmissione. Comunicazione elettrica 1. Contenuto di informazione • Presenta svantaggi rispetto alla comunicazione chimica, può avere solo due segni (+ o -); qualitativamente non modificabile; l’intensità del messaggio è particolarmente elaborato. 2. Indirizzamento • Se non vi è contatto diretto tra le cellule si necessita di una linea di trasmissione che convogli il segnale ad una destinazione riservata. 3. Velocità di trasmissione • La trasmissione elettrica è lungamente superiore a quella chimica, è quella che permette la più elevata velocità. Comunicazione chimica 1. Contenuto di informazione • Grandi vantaggi rispetto alla comunicazione elettrica, qualitativamente è sufficiente cambiare la struttura molecolare; l’intensità del segnale può essere variato modificando la quantità del messaggero chimico. 2. Indirizzamento • La struttura molecolare del messaggero può contenere gruppi chimici che definiscono l’indirizzo al quale è destinato; soltanto cellule con struttura recettrice affine a questi gruppi sono in grado di ricevere il messaggio. 3. Velocità di trasmissione • Grosso svantaggio; notevole tempo di produzione e liberazione, deve diffondere nei liquidi organici tra cellule vicine o trasportato per flusso di massa (apparato circolatorio). Il neurone L’unità funzionale del sistema nervoso è il neurone. Cellule eccitabili che generano e conducono segnali elettrici. Direzionalità funzionale Spine dendridiche Figura 8.30 Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana © 2010 Pearson Italia S.p.A Trasporto assonale Trasporto assonale lento 0,2-2,5 mm/die Trasporto assonale veloce •Anterogrado •Retrogrado 400 mm/die La mielina Segnali elettrici nei neuroni 1. Potenziali graduati o locali • Appartengono a questa classe i potenziali di recettore ed i potenziali postsinaptici. Vengono generati in membrane sprovviste di canali ionici voltaggiodipendenti per in Na+, ma provviste di canali ionici attivabili da stimoli di diversa natura, es. chimici o meccanici. 2. Potenziali propagati • Sono i potenziali d’azione. Vengono generati solo in membrane dotate di canali ionici voltaggio-dipendenti (Na+ e Ca+), definite elettricamente eccitabili. Potenziali locali o graduati Graduati = la loro ampiezza è direttamente proporzionale alla forza dell’evento che li ha scatenati. Flusso locale di corrente Riduzione di intensità: •Dispersione di corrente •Resistenza del citoplasma Potenziale graduato depolarizzante è eccitatorio. Potenziale graduato iperpolarizzante è inibitorio. Potenziali postsinaptico eccitatorio EPSP Potenziale postsinaptico inibitorio IPSP Teoria del cavo Vx V0 e x V0= differenza di potenziale all’inizio della rete x = distanza da X0 dove V è misurata = costante di spazio della rete Costante di spazio Rm Ri Re Rm = resistenza della membrana Ri = resistenza longitudinale interna Re = resistenza esterna Rm Ri d d = diametro della fibra Velocità di conduzione τ = Rm·Cm Rm Ri Re Propagazione degli impulsi nervosi: velocità di conduzione Conduzione saltatoria = 7 mm Correnti di circuito locale v d v = 1-2 m/s 100 m/s Sclerosi multipla Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana © 2010 Pearson Italia S.p.A 20 m/s 120-140 m/s 800-1000 m 5-10 m