sistema nervoso periferico
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IL SISTEMA NERVOSO PON C1 Esperto prof. Ciro Formica Immagini e testi tratti dai website di: genome.wellcome.ac.uk, dnaftb.org, unipv.it, unimi.it, wikipedia.it, unibs.it, unisi.it, unina.it, uniroma2.it, nih.gov, zanichelli.it, sciencemag.org, ncbi.gov, isttuto tumori milano.it IL NEURONE I dendriti sono sistemi di ricezione di messaggi provenienti da altri neuroni. In alcuni casi sono ricoperti da strutture specializzate chiamate spine dendritiche ≈1011 neuroni nel sistema nervoso umano ≈1014 connessioni nel sistema nervoso umano 2 CELLULE GLIALI O NEVROGLIA Molto più numerose dei neuroni (10x) oligodendrociti produzione mielina SNC c. Schwann produzione mielina SNP astrociti sostegno, riparazione, scambi metabolici c. ependimali rivestimento, staminali microglia macrofagi 3 TRASMISSIONE IMPULSO NERVOSO Quando l’assone si depolarizza l’impulso si propaga mediante il potenziale d’azione. In assenza di impulsi nervosi, l’interno della membrana dell’assone è carico negativamente rispetto al’esterno. Ai due lati la differenza di potenziale è – 70 mV (potenziale di membrana a riposo). I canali Cl- normalmente sono chiusi. I soli ioni che possono efficacemente attraversare la membrana plasmatica di un neurone sono gli i cationi Na+ e K+. L’esterno a riposo è carico positivamentemaggiore concentrazione di Na+ , i cui canali sono chiusi, anche se il gradiente elettrochimico è favorevole l’interno negativamentele cariche negative delle proteine prevalgono sui K+ (anche se molti canali K+ sono aperti) e li trattengono all’interno (fig.1). Per mantenere il pot.membrana la pompa sodio-potassio (un’ATPasi elettrogenica) spinge 3 Na+ all’esterno e 2 K+ all’interno della membrana. La pompa contribuisce anche a mantenere la pressione osmotica normale della cellula. DEPOLARIZZAZIONE diminuzione del PRM (meno negativo) verso il valore 0 in seguito ad apertura dei canali Na+ (che entra nella cellula) a causa di uno stimolo ne consegue ECCITAZIONE IPERPOLARIZZAZIONE aumento del PRM in seguito ad apertura dei canali K+ (lo ione esce all’esterno) e chiusura dei canali Na+ a causa di uno stimolo INIBIZIONE RIPOLARIZZAZIONE ripristino potenziale di riposo (PRM) 4 Una depolarizzazione oltre un valore critico di soglia induce il POTENZIALE D’AZIONE (PA), fluttuazione elettrica che viaggia lungo la membrana della cellula eccitabile, con rapida inversione della polarità di membrana in presenza di un impulso: l’interno diventa temporaneamente positivo rispetto all’esterno. Durata: nervoso 1-2 ms, muscolare 5-10, cardiaco 2-400 ms. Fasi del PA: 1) PRM 2) stimolo depolarizzante 3) depolarizzazione soglia. GNa (apertura canali Na V-dip.) ingresso Na+. Inizia GK (apertura canali K Vdip.) 4) entrata rapida Na+ inversione polarità. 5) inattivazione canali Na+, GK 6) uscita di K+ ripolarizzazione. 7) perdura apertura canali K+ iperpolarizzazione postuma. 8) i canali K+ si chiudono. 9) conduttanza di membrana e PM tornano al valore di riposo. 5 PERIODO REFRATTARIO Breve periodo in cui la membrana non risponde ad alcuno stimolo, anche se di intensità elevata, oppure risponde a stimoli molto intensi con potenziali d’azione più frequenti. CONDUZIONE SALTATORIA Nelle fibre mieliniche la guaina ha proprietà isolanti, quindi per la propagazione dell’impulso le modificazioni elettriche della membrana si possono verificare solo nei nodi di Ranvier, in cui la guaina si interrompe. È in questi nodi che sono presenti i canali del sodio e del potassio e il flusso di corrente “salta” la guaina mielinica da un nodo a un altro. La velocità di conduzione dipende da: - diametro: se maggiore + veloce è la conduzione degli impulsi; -presenza o assenza MIELINA: fibre mieliniche conducono gli impulsi più velocemente di quelle amieliniche . Fibre più veloci, innervano i muscoli scheletrici, (V=130 m/s=450 km/h ). Fibre+lente: corpuscoli cutanei (v=0,5 m/s) Le cellule di Schwann (oligodendrociti) sono cellule gliali che si avvolgono a spirale attorno agli assoni formando una guaina isolante costituita da mielina. La guaina mielinica non è continua, ma presenta un certo numero di interruzioni, i nodi di Ranvier, a intervalli regolari. La mielina costituisce buona parte della sostanza bianca del sistema nervoso. La sostanza grigia è costituita dai corpi neuronali 6 SINAPSI CHIMICHE Tipi di sinapsi: asso-dendritica asso-somatica asso-assonica Le sinapsi eccitatorie causano depolarizzazione Le sinapsi inibitorie causano iperpolarizzazione Principali neurotrasmettitori Amminoacidi Ammine biogene (catecolamine) GABA e glicina (inibitorie) Serotonina (ecc/inib) Glutammato (eccitatoria) Neuropeptidi Endorfine Dopamina (eccitatorie) Adrenalina/Noradrenalina (Ecc/inib) Acetilcolina (eccitazione muscoli) citosol Terminale presinaptico Molecole di trasmettitore in vescicole sinaptiche citosol recettore Dendrite postsinaptico recettore flusso unidirezionale dell’informazione 7 Le sinapsi chimiche sono caratterizzate da neurotrasmettitori chimici che, passando dal neurone pre-sinaptico a quello postsinaptico, trasmettono l'impulso nervoso. Questo tipo di trasmissione rende la giunzione unidirezionale. Inoltre c’è un addensamento di mitocondri e di vescicole sinaptiche che si trovano all'interno dei bottoni sinaptici. Le tipiche vescicole sinaptiche sono piccole e chiare e contengono un mediatore chimico, acetilcolina, noradrenalina, dopamina, o altri neurotrasmettitori (ogni vescicola ne contiene circa 10'000 molecole). Nella zona presinaptica vi sono enzimi capaci di sintetizzare le molecole dei mediatori chimici (colinoacetilasi, dopaminaidrossilasi), mentre lungo la membrana post-sinaptica vi sono altri enzimi capaci di distruggere le molecole di tali mediatori (acetilcolinaesterasi, monoaminossidasi). Le sinapsi elettriche sono invece giunzioni attraverso le quali il potenziale si trasmette senza interruzioni neuroneneurone o neuroneorgano, es. cuore e canale digerente 8 LA GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE È detta anche placca motrice ed è l'area di contatto fra fibra nervosa e fibra muscolare. È una sinapsi chimica e come in tutte le sinapsi, l'assone perde la guaina mielinica, si scompone in un numero elevato di filamenti (arborizzazioni terminali) ed ogni filamento forma il bottone sinaptico. All'interno dei bottoni si trovano i mitocondri, le vescicole sinaptiche (400-500 Å) piene di acetilcolina e l'enzima che la sintetizza. Nella membrana postsinaptica sono presenti proteine integrate che costituiscono recettori specifici per l'acetilcolina Gli assoni di un nervo motore, nel muscolo scheletrico, si ramificano enormemente giungendo ad ogni singola fibra muscolare. Ogni gruppo di fibre posto sotto il controllo di un singolo assone è denominato unità motoria 9 ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA NERVOSO CENTRALE L’ENCEFALO SI SUDDIVIDE IN: CERVELLETTO Rombencefalo e mesencefalo (parte antica) Tronco encefalico EMISFERI CEREBELLARI bulbo (midollo allungato) ponte mesencefalo PROSENCEFALO (parte + recente) Diencefalo (talamo e ipotalamo) TELENCEFALO EMISFERI CEREBRALI 10 ENCEFALO: TELENCEFALO, CERVELLETTO, TRONCO ENCEFALICO 11 ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA NERVOSO CENTRALE Il cervello è in grado di modificare la sua attività elettrica in risposta a diversi stimoli (ad esempio un dato da memorizzare). Tali modifiche possono avvenire sia a livello dei neuroni, che formano i circuiti cerebrali, che di sinapsi. Il corpo calloso, struttura connette i due emisferi cerebrali Il sistema sensomotorio è organizzato gerarchicamente (aree corticali primarie, aree secondarie, aree associative). Al livello "più alto" si trova la corteccia parietale posteriore, su cui convergono informazioni visive, somestesiche, uditive (coordinate spaziali). A livello "intermedio" sono la c. motoria supplementare (coordinamento di movimenti complessi) e quella premotoria (inibizione di movimenti riflessi e controllo dei programmi motori). 12 Il cervello possiede un’attività elettrica spontanea, come il cuore, i muscoli, la retina, che è possibile misurare mediante l’elettroencefalogramma EEG come per il cuore c’è l’ECG. i muscoli l’EMG. . Per eseguirlo si collocano alcuni elettrodi sulla superficie del cuoio capelluto, collegandoli all’apparecchio che registra le onde cerebrali, sia durante la veglia che durante il sonno, il momento più adatto per esaminare il cervello. •REM = rapid eye movement Sonno tranquillo o profondo. Costituisce il 25% del sonno •NREM (No RapidEyeMovement) Sonno attivo. 75% In totale nel sonno si alternano 4-6 cicli di sonno REM/NREM. La maggior parte dei sogni si verifica al risveglio dal sonno REM (sogni carichi di emotività) la restante al risveglio dal sonno non-REM (sogni più realistici). Forse il sonno REM e il sogno servono alla cancellazione e/o consolidamento delle informazioni in memoria Onde elettriche cerebrali (EEG): delta, theta sonno profondo alfa rilassamento ad occhi chiusi beta, gamma veglia con attenzione e concentrazione. Vengono misurati potenziali elettrici dell’ordine dei millivolt e microvolt 13 All’ipotalamo giungono informazioni sullo stato degli organi interni (visceri), relative all’appetito, gli stimoli sessuali, sonno-veglia; sensazioni termiche, dolorifiche, temperatura, concentrazione di ormoni •osmolarità plasmatica (osmocettori), •glicemia (glicocettori), Sistema limbico. È un’area di integrazione che collega l’ipotalamo con la corteccia cerebrale. Partecipa all’elaborazione delle emozioni e alla regolazione del sonno. È costituito da: ippocampo e amigdala che, insieme alla corteccia prefrontale e al talamo, partecipano alla fissazione della memoria 14 SISTEMA NERVOSO PERIFERICO Nel SNP sono presenti: -33 paia di nervi SPINALI, che hanno una disposizione metamerica nel senso che originano dal midollo spinale e si dirigono, a ds e a sn, verso i rispettivi organi.: nel torace e nell’addome gli organi sono generalmente allo stesso livello dei rispettivi nervi, mentre i nervi lobo-sacrali si dirigono ad angolo acuto verso il basso. - 12 paia di nervi CRANICI o encefalici, che hanno origine dal tronco encefalico e si dirigono in alcune regioni della testa e del collo, e in parte nel torace e l’addome (nervo VAGO) 15 LE 12 PAIA DI NERVI CRANICI O ENCEFALICI 1 – OLFATTIVO 2 – OTTICO 3 – OCULOMOTORE COMUNE 4 – TROCLEARE 5 – TRIGEMINO 6 – ABDUCENTE 7 – FACIALE 8 – STATOACUSTICO 9 – GLOSSOFARINGEO 10 – VAGO 11– ACCESSORIO 12 – IPOGLOSSO 16 ESEMPI DI NERVI CRANICI: II E III Paio Nome II Ottico III Funzione Trasmette le immagini dalla retina al cervello (area corticale visiva lobo occipitale) Origine: cellule gangliari retiniche. Si distribuisce alle cellule bipolari e quindi ai coni (45 milioni, colori e visione diurna) e ai bastoncelli (75 milioni, visione notturna) della retina Oculomotore Costrizione della pupilla; Accomodazione = messa a fuoco da vicino: si contraggono il m.ciliare, il cristallino e la pupilla, convergono gli assi visivi Controlla i muscoli che muovono le palpebre e ruotano il globo oculare in alto/basso/medialmente Conseguenze della lesione dei nervi Cecità o visione ridotta Note Tipologia nervo Impossibilità di messa a fuoco. Mancata risposta agli stimoli luminosi Miosi Visceroeffettore (parasimpatico): Somatomotore costrizione pupilla Midriasi (ortosimpatico): dilatazione pupilla Viscerosensitivo 17 SISTEMA NEUROVEGETATIVO O AUTONOMO Origine nervi Reg. toracica e lombare Assone pregangliare Vicino al SNC Post-gangliare neurotrasmettitori Lontano da organo bersaglio principalmente noradrenalina ORTOSIMPATICO PARASIMPATICO Reg. cranica e sacrale Lontano dal SNC vicino o dentro l’organo bersaglio acetilcolina 18 SISTEMA NERVOSO AUTONOMO Organi sui quali agisce 19 SISTEMA NERVOSO AUTONOMO Le azioni dell’ORTOSIMPATICO sono di norma opposte a quelle del PARASIMPATICO. ORTO PARA Secrezione salivare Diametro bronchiale Diametro pupillare secrezione enzimi dilatazione midriasi (dilata) secrezione acquosa costrizione miosi (restringe) Frequenza cardiaca Motilità e secrezione apparato digerente Vescica urinaria accelera riduce rallenta aumenta inibisce stimola 20
