Cellule nervose e comportamento
Caratteristica importante dell’organizzazione cerebrale=
cellule con proprietà sostanzialmente simili possono svolgere
funzioni assai diverse a seconda del tipo di connessioni che
stabiliscono tra loro, con i recettori di senso e con i muscoli.
Sistema nervoso:
cellule nervose (neuroni)
cellule gliali
cellule nervose =4 zone distinte dal punto di vista morfologico
1 –corpo cellulare
2 –dendriti
3 –assone
4 –terminazioni presinaptiche dell’assone
1 – Il corpo cellulare è il centro metabolico del neurone.
Ha spesso forma triangolare o di piramide.
Dà origine a 2 tipi di prolungamenti:
dendriti e assone
dendriti =numerosi che si dipartono come un’arborizzazione
dal corpo cellulare e rappresentano l’apparato deput ato a
ricevere i messaggi che arrivano al neurone dalle altre
cellule nervose.
Cellule di forma piramidale =2 gruppi di dendriti
Apicali = lunghi e sottili;emergono dall’apice del corpo
cellulare
Basali =si dipartono dalla base della cellula
Assone = processo cilindrico; diametro variabile da 0,2 a 20
micrometri (può estendersi e ramificarsi fino alla lunghezza
di un metro).
Principale via di conduzione dei segnali del neurone;può
trasmettere informazioni anche a grande distanza
propagando un segnale elettrico di tutto-o-nulla e di
brevissima durata (potenziale d’azione).
L’assone prende origine da una zona specializzata del corpo
cellulare =cono di emergenza (dove si genera il potenziale
d’azione quando viene raggiunta una soglia critica di
potenziale).
L’assone e il cono d’emergenza mancano di ribosomi (non
possono sintetizzare proteine).
Gli assoni di dimensioni maggiori sono circondati da un
involucro lipidico isolante detto mielina, essenziale perché
l’impulso nervoso raggiunga un’elevata velocità di conduzione.
L’involucro di mielina =prodotto dalla glia
A intervalli regolari la mielina è interrotta dai nodi di
Ranvier.
Vicino alla sua t erminazione l’assone si suddivide in numerose
branche sottili, ciascuna delle quali possiede dei
rigonfiamenti specializzati = terminazioni presinaptiche (gli
elementi deputati alla trasmissione dei messaggi).
I punti di contatto sono le sinapsi.
Cellula presinaptica =trasmette l’informazione
Cellula postsinaptica =la riceve
Fessura sinaptica = spazio che separa la cellula pre- da
quella postsinaptica, a livello della sinapsi stessa. Comunica
liberamente con lo spazio extracellulare.
A seconda dei processi che nascono dal corpo cellulare, i
neuroni possono essere classificati in tre grandi gruppi:
1 –neuroni unipolari= hanno un solo processo principale che
può dare origine a molte ramificazioni.
Una è l’assone, mentre le altre servono come strutture
dendritiche di recezione. Il soma è senza dendriti.
2 -neuroni bipolari = corpo ovoidale che dà origine a due
processi:
1 –processo periferico o dendrite che porta informazioni
dalla periferia
2 –processo centrale o assone che invia informazioni verso
il SNC
Molti neuroni bipolari sono di natura sensitiva, come le cellule
bipolari della retina e quelle dell’epitelio olfattivo.
Le cellule sensitive dei gangli spinali, che portano
informazioni tattili, di pressione e dolorifiche, si
sviluppano inizialmente come cellule bipolari, ma i due
processi vanno in seguito incontro a fusione formando un
unico processo che emerge dal corpo cellulare e si
suddivide in due processi:
- uno decorre verso la periferia (diretto alla cute e ai
muscoli)
- l’altro entra nel midollo spinale
Per questo sono dette pseudo-unipolari
3 –neuroni multipolari = predominano nel sistema nervoso
dei vertebrati.
Hanno un unico assone e una o più branche dendritiche
che possono nascere da ogni parte del corpo cellulare.
Dal punto di vista funzionale i neuroni possono essere
classificati in tre gruppi principali:
afferenti - motori -interneuroni
neuroni afferenti =(o sensitivi) trasportano nel sistema
nervoso le informazioni necessarie sia per la percezione
conscia che per la coordinazione motoria
motoneuroni = impartiscono ordini ai muscoli e
all’apparato ghiandolare
interneuroni = classe di neuroni più numerosa.
Analizzano localmente le informazioni o le ritrasmett ono
da una regione all’altra del sistema nervoso.
La distinzione, a seconda che svolgano l’una o l’altra di
queste due funzioni informative, dipende in gran parte
dall’estensione dei loro assoni.
Ad assone lungo =(cellule di Golgi di I tipo) trasmettono
informazioni su lunghe distanze, da una regione cerebrale a
un’altra (=interneuroni di raccordo o di proiezione).
Ad assone corto =(cellule di Golgi di II tipo) elaborano le
informazioni all’interno di regioni cerebrali specifiche
(=interneuroni locali)
Cellule gliali=circondano il soma delle cellule nervose e gli assoni
Nel sistema nervoso dei vertebrati si suddividono in due classi:
microglia = formata dai fagociti che si mobilizzano in seguito a
lesioni, infezioni. Non in relazione con le altre cellule nervose.
Macroglia = tre principali gruppi di cellule
–oligodendrociti(SNC) e -cellule di Schwann =cellule piccole e
con un limitato numero di processi.
Isolano gli assoni circondandoli di una guaina mielinica che
aumenta notevolmente la velocità di conduzione dei segnali
elettrici.
–astrociti =corpo cellulare di forma irregolare e spesso dotati
di lunghi processi.
Forma stellata.
Posseggono espansioni terminali in contatto sia con i neuroni che
con i capillari sanguigni.
Le funzioni cerebrali fondamentali:
-analisi delle informazioni sensitive
- programmazione delle risposte motorie ed
emotive
-apprendimento e memoria
vengono svolte da gruppi di neuroni
strettamente connessi fra loro.
Riflesso miotatico patellare:
patella = punto di inserzione del tendine del quadricipite
femorale, un muscolo estensore deputato ai movimenti
della gamba.
Se si percuote il tendine patellare, il quadricipite femorale
è messo in tensione dal tendine e viene transitoriamente
stirat o.
Ciò dà inizio a una risposta riflessa che provoca la
contrazione del quadricipite femorale e il rilasciamento
contemporaneo del bicipite femorale (muscolo flessore
antagonista).
Questo riflesso fa variare la posizione del corpo e dei
muscoli aumentando la tensione di gruppi specifici di
questi ultimi.
Mantiene inoltre il tono muscolare.
Riflesso da stiramento = monosinaptico
È mediato in gran parte dall’intervento di un unico
contatto sinaptico che connette due tipi di neuroni
spinali:
- neuroni sensitivi (inviano informazioni al SNC)
- motoneuroni (impartiscono ai muscoli gli ordini
provenienti dal SNC)
I corpi cellulari dei neuroni sensitivi di questo riflesso
sono raccolti in prossimità del midollo spinale, nei gangli
delle radici dorsali.
Questi neuroni sono un esempio di cellule bipolari:
- una delle branche dell’assone prende rapporto con il
muscolo
- l’altra entra nel midollo spinale
La branca che innerva il muscolo fa contatto, nel muscolo
stesso, con recettori (fusi muscolari) sensibili allo
stiramento.
La branca che entra nel midollo spinale forma connessioni
eccitatorie sia con i motoneuroni (che innervano i muscoli
estensori controllandone la contrazione) sia con
interneuroni locali inibitori per i motoneuroni che innervano
muscoli ad azione antagonista.
Per determinare la comparsa di un comportamento, ogni
cellula nervosa, sensitiva o motrice, che prende parte
alla sua genesi genera 4 tipi diversi di segnali:
1 segnale d’ingresso
(neuroni sensitivi =potenziale di recettore )
(interneuroni e motoneuroni =potenziale sinaptico)
2 segnale integrativo
3 segnale di conduzione
4 segnale di uscita
Il carat tere del messaggio inviato da un neurone non
dipende tanto dalle proprietà del messaggio stesso
quanto dal tipo di connessioni specifiche che il neurone
stabilisce con altri neuroni.
Potenziale di membrana di riposo = i neuroni, come tutt e le
cellule, mantengono una differenza di potenziale di circa 65
mV ai capi della loro membrana plasmatica.
Dipende da uno squilibrio nella distribuzione degli ioni Na , K,
Cl sulle due facce della membrana cellulare, tale da renderne
negativa la superficie interna rispetto a quella esterna.
Potenziale di membrana di riposo = - 65 mV
La distribuzione diseguale degli ioni è mantenuta dall’att ività
di una Pompa che richiede energia metabolica.
Trasporta ioni Na all’esterno della cellula e ioni K all’interno.
Potenziale di membrana di riposo dipende da due proprietà
della cellula :
1- gradiente di concentrazione creato dalla pompa sodio –
potassio
2- facilità con cui gli ioni potassio riescono a penetrare
attraverso la membrana (permeabilità elevata) e la bassa
permeabilità verso gli ioni sodio in comdizioni di riposo.
Le cellule eccitabili (cellule nervose o muscolari) sono
diverse dalle altre cellule dell’organismo, perché il loro
potenziale di membrana di riposo può variare.
Quando il potenziale di membrana di una cellula nervosa si
riduce di 10 mV (da -65 a -55) abbiamo un potenziale
d’azione di tutto o nulla
Si invertono le proprietà di permeabilità della membrana:
la membrana diventa molto permeabile verso gli ioni sodio
e solo dopo un breve ritardo, riassume l’elevata
permeabilità che aveva a riposo verso gli ioni potassio.
Iperpolarizzazione = aumento del potenziale di membrana
(da -65 a -75 mV)
Depolarizzazione = riduzione del potenziale (da -65 a -55
mV)
Nella maggior parte dei neuroni, il potenziale di
membrana ha lo stesso valore in ogni punto
della cellula;
perciò in condizioni di riposo non si ha flusso di
corrente da una zona all’altra del neurone.
1 Segnale d’ingresso
I flussi di corrente prendono inizio a livello
dell’elemento d’ingresso del neurone, dove
stimoli specifici, chimici o di altra natura,
attivano molecole proteiche specializzate che
danno origine a segnali elettrici che consistono
in una variazione del potenziale di membrana.
Queste molecole proteiche nei neuroni sensitivi = proteine
trasduttrici del recettore
Nei motoneuroni e interneuroni = proteine sinaptiche del
recettore
Il segnale d’ingresso dei neuroni sensitivi, o potenziale di
recettore, si origina a livello di una zona specializzata della
cellula sensitiva = superficie recettiva
Le proteine trasduttrici trasformano lo stimolo sensitivo in
un flusso di corrente ionica che determina una variazione
del potenziale di membrana di riposo: questa variazione è il
potenziale di recettore
È graduato sia in ampiezza che in durata.
Analogo è il potenziale sinaptico.
Il potenziale d’azione, il segnale di conduzione del
neurone, prende origine in seguito all’irruzione improvvisa
nella cellula nervosa di ioni sodio (Na),
attraverso canali voltaggio-dipendenti non presenti nella
zona d’ingresso del neurone.
