Fatica

Organizzazione cellulare
del sistema nervoso
Cattedra di
Fisiologia Umana
1. Organizzazione generale
del sistema nervoso
2. Organizzazione anatomica del
sistema nervoso
3. Classificazione funzionale dei neuroni
4. La struttura del neurone
5. Anatomia del neurone multipolare
(a) Distribuzione dell’ assone che mostra i collaterali e tre possibili tipi di
terminazioni sinaptiche.
(b) Organizzazione dettagliata del soma di un tipico neurone multipolare.
6. Istologia del SNC
(a) Visione tridimensionale della
sostanza grigia che evidenzia le
relazioni fra elementi gliali e
corpi cellulari.
(b) Visione analoga della sostanza
bianca
che
evidenzia
le
relazioni fra cellule gliali e
assoni.
7. Cellule di Schwann e assoni periferici
(a) Una singola cellula di
Schwann può circondare
molti assoni amielinici. Al
contrario di quanto avviene
nel SNC, ogni assone nel
SNP è circondato da una
guaina
neurilemmale
completa.
(b) Una singola cellula di
Schwann forma la guaina
mielinica intorno a parte di
un singolo assone. La
mielina all’interno del SNC
si forma invece in maniera
diversa (x 6638).
8. Diffusione del potenziale d’azione
1a tappa
Se una depolarizzazione graduale porta il potenziale di membrana
al valore soglia, i canali sodio regolati dal voltaggio si aprono.
2a tappa
Il potenziale d’azione inizia quando gli ioni sodio penetrano
nella cellula e portano il potenziale transmembrana da -70mV
a +30mV. A questo punto i canali sodio si chiudono ancora.
3a tappa
si aprono i canali del potassio permettendo la fuoriuscita di ioni
potassio che ripristina il potenziale transmembrana di riposo.
4a tappa
Quando si arriva al potenziale di riposo, prima i canali sodio
e poi quelli potassio ritornano al loro stato normale.
9. Il potenziale di azione
10. Alterazioni della permeabilità e del
potenziale transmembrana durante il
potenziale d’azione
Uno stimolo depolarizzante di sufficiente
intensità porterà alla soglia e scatenerà il
potenziale d’azione. Il grafico superiore indica le
alterazioni del potenziale transmembrana e gli
eventi inerenti ad esso.
Il grafico inferiore mostra in dettaglio le
alterazioni della permeabilità della membrana
che sono provocate dall’apertura e chiusura dei
canali regolati dal potenziale.
11. Conduzione del potenziale d’azione negli
assoni amielinici
12. Conduzione del potenziale d’azione
negli assoni mielinici
13. Struttura di una sinapsi colinergica
14. Funzione di una sinapsi colinergica
Un sottile spazio intersinaptico
separa le membrane pre e
postsinaptica in una sinapsi
colinergica. La parte presinaptica
contiene miliardi di molecole del
neurotrasmettitore acetilcolina in
parte disciolta nel citoplasma e in
parte contenuta nelle vescicole
sinaptiche.
1ª TAPPA
Arrivo del potenziale d’azione nella parte
presinaptica che depolarizza la membrana
presinaptica e aumenta brevemente la
permeabilità della membrana agli ioni Ca2+.
Gli ioni Ca2+ diffondono nel citoplasma della
parte presinaptica.
2ª TAPPA
Gli ioni calcio attivano il rilascio di
acetilcolina (ACh) nello spazio intersinaptico
mediante un meccanismo di esocitosi e
diffusione. Le molecole di ACh diffondono
nello spazio intersinaptico verso i recettori
siti sulla membrana postsinaptica.
3ª TAPPA
L’ACh si lega ai recettori postsinaptici che sono
regolati da canali chimici. La risposta tipica è
data da un’aumentata permeabilità agli ioni
sodio che provoca una depolarizzazione di circa
20 msec. Il rilascio di Ach dalla membrana
presinaptica cessa quando gli ioni calcio
vengono rimossi dal citoplasma.
4ª TAPPA
Gli effetti sulla membrana postsinaptica
sono
temporanei
perché
l’enzima
acetilcolinesterasi scinde l’ACh nello spazio
intersinaptico e la rimuove dalla membrana
postsinaptica.
I prodotti di demolizione vengono allontanati
dallo
spazio
intersinaptico
mediante
assorbimento da parte della membrana
presinaptica.
15. Rilascio di ACh e riciclo di una sinapsi
colinergica
ACh nella porzione presinaptica viene
immagazzinata nel citoplasma e nelle
vescicole sinaptiche. Dopo il rilascio
nello spazio intersinaptico, ACh viene
scissa mediante idrolisi in acetato e
colina dall’enzima acetilcolinesterasi.
La colina viene riassorbita dalla
membrana presinaptica e utilizzata per
sintetizzare ACh.
16. Meccanismo d’azione di una sinapsi
adrenergica
La noradrenalina rilasciata dalla
membrana presinaptica si lega ad
un recettore sito sulla membrana
postsinaptica. Il legame attiva
l’enzima adenil-ciclasi che induce
la produzione di c-AMP. Il c-AMP
attiva gli enzimi che aprono i canali
ionici e provoca depolarizzazione
della membrana postsinaptica.
Il
c-AMP
è
inattivato
dalla
fosfodiesterasi e anche gli enzimi
citoplasmatici vengono inattivati.
La noradrenalina si allontana e può
essere scissa da COMT o riassorbita
dalla membrana presinaptica. Parte
della noradrenalina riassorbita viene
scissa dalle MAO ma la maggior
parte viene riutilizzata.
16. Effetti sinaptici sul potenziale
transmembrana del soma
a) Un singolo motoneurone riceve
contemporaneamente impulsi
da migliaia di sinapsi. Il soma è
virtualmente
coperto
da
giunzioni sinaptiche.
b) Quando una singola sinapsi
attiva, l’arrivo delle molecole
neurotrasmettitore porta
graduali alterazioni del
potenziale di membrana
lla sede.
si
di
a
in
17. Organizzazione neuronale
a)
Divergenza,
meccanismo
per
amplificare lo stimolo a più neuroni
o a pools di neuroni nel SNC.
b)
Convergenza, meccanismo che
fornisce input ad un singolo
neurone da più neuroni.
c)
Processazione seriale, nella quale
neuroni o pools di neuroni
lavorano in modo sequenziale.
d)
Processazione parallela, nella
quale neuroni o pools di neuroni
analizzano informazioni in maniera
simultanea.
18. Sommazione spaziale e temporale
La sommazione temporale avviene su di
una membrana che riceve due stimoli
depolarizzanti in tempi diversi. L’effetto
del secondo stimolo si aggiunge a quello
del primo. (b) La sommazione spaziale si
ha
quando
gli
stimoli
arrivano
contemporaneamente ma in sedi diversi.
L’effetto di ogni stimolo si diffonde sulla
membrana
che
risente
dell’effetto
combinato.
18. Interazioni EPSP-IPSP
Al
tempo
1
una
piccola
depolarizzazione produce un EPSP.
Al tempo 2 un piccolo stimolo
iperpolarizzante produce un IPSP di
ampiezza analoga.
Se i due stimoli vengono applicati
contemporaneamente, come al
tempo 3, avviene il fenomeno della
sommazione. Dato che i due stimoli
sono di ampiezza analoga, il
potenziale di membrana resta al
valore di riposo. Se l’EPSP fosse
stato più intenso, avrebbe provocato
una netta depolarizzazione; se al
contrario l’IPSP fosse stato più
intenso, si sarebbe osservata una
chiara iperpolarizzazione.