C2 – Il sistema
nervoso
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Il sistema nervoso permette al corpo
di rispondere agli stimoli
Nei vertebrati la cefalizzazione è associata alla simmetria
bilaterale del corpo; i vertebrati hanno inoltre molti più
neuroni degli invertebrati.
Il sistema nervoso centrale (SNC) dei vertebrati,
costituito dal midollo spinale e dall’encefalo, nell’embrione
si sviluppa da un tubo neurale.
L’organizzazione generale
dell’encefalo dei vertebrati,
suddiviso nelle sue regioni
principali.
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L’uomo ha sistema
nervoso centrale e
sistema periferico ben
sviluppati
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I neuroni elaborano gli stimoli e
inviano comandi al corpo
Il tessuto nervoso è composto da due tipi principali di
cellule: i neuroni e le cellule della microglia.
I neuroni, o cellule nervose, sono le unità funzionali del
sistema nervoso. Essi ricevono l’informazione sensoriale,
la convogliano a un centro di integrazione (l’encefalo) e
conducono quindi i segnali dal centro di integrazione agli
organi effettori, come le ghiandole e i muscoli.
Le cellule della nevroglia, invece, hanno il compito di
sostenere e nutrire i neuroni, hanno quindi una
indispensabile funzione di supporto.
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I tre tipi di neuroni
I neuroni motòri (efferenti) portano gli impulsi nervosi
dal sistema nervoso centrale ai muscoli e alle ghiandole.
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I tre tipi di neuroni
I neuroni sensoriali (afferenti) portano gli impulsi dai
recettori sensoriali al sistema nervoso centrale.
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I tre tipi di neuroni
Gli interneuroni, o neuroni di associazione, si trovano
esclusivamente nel sistema nervoso centrale. Essi
trasmettono gli impulsi tra le varie parti del sistema
nervoso centrale, possono essere interposti tra i neuroni
sensoriali e quelli motòri, e formare vie nervose
complesse all’interno dell’encefalo.
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La membrana di un neurone inattivo è
soggetta al potenziale di riposo
Quando un neurone è
inattivo, cioè non sta
conducendo impulsi, il suo
potenziale elettrico di
riposo è di circa -65 mV; il
segno negativo indica che
l’interno della cellula è più
negativo rispetto all’esterno.
Il potenziale dipende dalla
concentrazione di ioni (Na+ e
K+) all’interno e all’esterno
della membrana assonica.
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La membrana di un neurone attivo è
soggetta al potenziale d’azione
Un potenziale d’azione è un rapido cambiamento della
polarità misurata tra l’esterno e l’interno della membrana
assonica che si verifica in corrispondenza di un impulso
nervoso. L’andamento del voltaggio è associato allo
spostamento degli ioni Na+ e K+ da un lato all’altro della
membrana.
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L’apertura dei canali del sodio e
l’apertura dei canali del potassio
Quando ha inizio un potenziale d’azione, l’accesso dei canali del sodio
si apre e quindi gli ioni Na+ si riversano nell’assone. Ciò provoca una
depolarizzazione, poiché la carica all’interno dell’assone cambia da
un valore negativo a uno positivo.
Quando il potenziale d’azione termina, si ha una ripolarizzazione,
poiché l’interno dell’assone ritorna nuovamente negativo grazie alla
fuoriuscita degli ioni K+ dall’assone.
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La comunicazione tra neuroni
avviene a livello delle sinapsi
La regione di «quasi contatto» tra un terminale assonico e il
dendrite (o corpo cellulare) di un altro neurone si chiama
sinapsi.
Un impulso nervoso in forma elettrica non può attraversare
una fessura sinaptica, perciò la trasmissione attraverso la
sinapsi viene mediata da molecole chiamate
neurotrasmettitori.
Con questo raffinato sistema di trasmissione
elettrico/biochimico, il sistema nervoso centrale integra gli
stimoli provenienti dal mondo esterno e li traduce in modo da
generare una risposta appropriata, passando
l’informazione da un neurone all’altro.
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La comunicazione
tra neuroni
avviene a livello
delle sinapsi
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I neurotrasmettitori possono essere
di tipo eccitatorio o di tipo inibitorio
Neurotrasmettitore
Azione
Note
Acetilcolina
Neurotrasmettitore dei muscoli
scheletrici e del SNP.
Associata alla malattia di
Alzheimer.
Norepinefrina
Neurotrasmettitore del SNC e
del SNP, in genere eccita la
muscolatura liscia.
Coinvolta nella risposta a stati di
stress, mobilita gli zuccheri dalle
riserve.
Dopamina
Neurotrasmettitore del SNC.
Coinvolta nelle emozioni,
nell’apprendimento e nel controllo
della funzione motoria. Associata
alla malattia di Parkinson.
Serotonina
Neurotrasmettitore del SNC.
Coinvolta nella regolazione del
ritmo sonno-veglia, dell’umore,
dell’appetito e della sessualità.
GABA
Neurotrasmettitore inibitorio del Il farmaco noto come Valium® ne
SNC.
accentua gli effetti.
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L’integrazione è la somma elaborata
di segnali eccitatori e inibitori
Il grafico illustra un caso di integrazione sinaptica in cui
(1) i segnali inibitori sono in sovrannumero rispetto (2) ai
segnali eccitatori ricevuti dal neurone; quindi, (3) dopo
l’integrazione, il valore soglia non viene raggiunto e
l’impulso nervoso non parte.
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Il sistema nervoso centrale è
composto da reti neuronali
Il sistema nervoso entrale (SNC) è composto dal
midollo spinale e dall’encefalo.
Il midollo spinale e l’encefalo lavorano in stretta
connessione e sono protetti da diverse strutture:
Encefalo
Cranio, meningi, liquido
cerebrospinale
Midollo spinale
Vertebre
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Il midollo spinale
Il midollo spinale svolge due funzioni principali:
• è il centro di numerose azioni riflesse;
• rappresenta la via di comunicazione tra l’encefalo e i
nervi spinali.
Nel midollo spinale si distingue una porzione centrale di
materia grigia e una regione periferica di materia
bianca.
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I ventricoli cerebrali
L’encefalo contiene quattro camere interconnesse chiamate
ventricoli: i due laterali si trovano all’interno del cervello, il terzo
ventricolo è circondato dal diencefalo, mentre il quarto giace tra il
cervelletto e il ponte.
I ventricoli producono continuamente liquido cerebrospinale,
che circola al loro interno e fluisce al di fuori dell’encefalo
attraverso le meningi.
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Il cervello svolge le attività
di integrazione
Il cervello è diviso da un profondo solco nei due emisferi cerebrali:
destro e sinistro; ciascuno di essi riceve informazioni e controlla il lato
opposto del corpo. I due emisferi sono connessi da un ponte di tratti
nervosi che si trovano all’interno del corpo calloso.
Ciascun emisfero è suddiviso da solchi, chiamati scissure, che
formano i quattro lobi: frontale, parietale, temporale e occipitale.
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La corteccia cerebrale
La corteccia cerebrale è uno strato sottile ma fortemente
convoluto, costituito da materia grigia che ricopre e avvolge
gli emisferi cerebrali, con tipiche circonvoluzioni che ne
aumentano la superficie.
Due regioni interessanti della corteccia sono l’area motoria
primaria e l’area somatosensoriale primaria.
L’area motoria primaria si trova nel lobo frontale; in essa
hanno inizio i comandi volontari diretti ai muscoli scheletrici.
L’area somatosensoriale primaria si trova nel lobo
parietale; qui è convogliata l’informazione sensoriale
proveniente dalla pelle e dai muscoli scheletrici.
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Le altre parti dell’encefalo svolgono
funzioni specializzate
Il diencefalo è composto dall’ipotalamo, un centro di integrazione
omeostatico, dal talamo, che riceve gli input sensoriali e funge da
centro di smistamento dell’informazione verso la corteccia cerebrale, e
dalla ghiandola pineale, implicata nella regolazione sonno-veglia.
Il cervelletto riceve segnali da occhi, orecchie, articolazioni e muscoli
e coordina i muscoli scheletrici per produrre movimenti armonici.
Il tronco encefalico contiene il mesencefalo, il ponte e il midollo
allungato. Nel tronco encefalico i tratti nervosi che passano tra cervello
e midollo spinale o cervelletto si incrociano, cosicché il lato destro del
corpo viene controllato dalla porzione sinistra dell’encefalo e viceversa.
Esso contiene anche i centri delle risposte visive, uditive e tattili.
Il midollo allungato contiene numerosi centri per la regolazione del
battito cardiaco, del ritmo respiratorio e della pressione sanguigna.
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Il sistema limbico modula la memoria,
l’apprendimento e le emozioni
Il sistema limbico è una complessa rete di tratti e di nuclei nervosi
che incorpora anche porzioni dei lobi cerebrali, dei nuclei basali e del
diencefalo. Nel sistema limbico le funzioni mentali superiori e le
emozioni primarie si intrecciano.
Due strutture significative del sistema limbico sono l’ippocampo e
l’amigdala, essenziali per l’apprendimento e la memoria. L’amigdala,
in particolare, è responsabile delle sfumature delle emozioni.
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Il sistema nervoso periferico è
costituito dai nervi
Il sistema nervoso periferico si trova al di fuori del sistema
nervoso centrale ed è costituito dai gangli, che
contengono i corpi cellulari dei neuroni, e dai nervi, che
sono fasci di assoni.
Esso comprende i nervi cranici, che si connettono con
l’encefalo, e i nervi spinali, connessi al midollo spinale
tramite due corte radici, dorsale e ventrale.
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I riflessi sono risposte automatiche
del sistema nervoso somatico
Il controllo volontario dei muscoli scheletrici ha sempre
origine dall’encefalo, mentre le risposte involontarie agli
stimoli, chiamate riflessi, possono coinvolgere sia l’encefalo
sia il midollo spinale oppure solo il midollo spinale.
I riflessi ci permettono di agire rapidamente a quegli stimoli
che minacciano la nostra omeostasi.
Un arco riflesso che mostra
il percorso di un riflesso
spinale.
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Il sistema autonomo, simpatico e
parasimpatico controllano gli organi interni
Il sistema autonomo del sistema nervoso periferico
regola in modo automatico e involontario l’attività delle
ghiandole, del muscolo cardiaco e dei muscoli lisci.
Esso è suddiviso in due parti:
• la divisione parasimpatica, che promuove tutte
quelle risposte interne associate allo stato di riposo e
digestivo;
• la divisione simpatica, che è importante nelle
situazioni di emergenza ed è associata con le reazioni
dette del «combatti o fuggi».
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Il sistema nervoso autonomo, con le due divisioni parasimpatica e simpatica
e le varie parti del corpo da esse controllate.
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