Cellula nervosa e
trasmissione
dell’impulso
Materia: Biologia
Classe: IV Liceo Scientifico
Motivazione della scelta
•Questo argomento è importante in quanto i neuroni sono l’unità
funzionale del sistema nervoso che presiede, regolandoli e
coordinandoli, alle funzioni vitali, ai movimenti volontari del nostro
corpo e a funzioni come pensare, decidere, elaborare ragionamenti
e ricordare.
•E’ fondamentale capire come avviene la trasmissione dell’impulso
nervoso lungo il neurone e la funzione e specificità dei diversi
neurotrasmettitori per spiegare la comunicazione fra neuroni e
come vengono trasmesse le informazioni ai muscoli e alle
ghiandole.
•E’ così possibile dare una spiegazione alcune neuropatologie oggi
note a tutti (demenze senili, morbo di Parkinson, còrea di
Huntington e sindrome epilettica) e collegarsi ad argomenti di
stretta attualità quali alcol e droghe (come sostanze psicoattive
siano in grado di interagire con l’attività dei neurotrasmettitori).
•Si possono fare collegamenti interdisciplinari con inglese (utilizzo
di siti multimediali) ed educazione civica (droga e alcol).
Momento del percorso formativo
•Questa unità didattica è inserita nel modulo “Studio
del corpo umano: integrazione e controllo delle attività
corporee”.
•E’ successiva all’unità didattica che tratta il sistema
endocrino e precede la trattazione del sistema
nervoso (anatomia e funzione).
Prerequisiti
•Elementi chimici e ioni
•Gradiente di concentrazione
•Conoscere le biomolecole
•Struttura cellulare
•Trasporto cellulare
•Giunzioni cellula-cellula
•Recettori di membrana
•Concetto di cellula differenziata
•Conduzione della corrente elettrica in un conduttore
•Concetti di tessuto, organo, apparato e sistema
•Uso del microscopio
Obiettivi didattici
•Struttura dei neuroni
•Funzione dei neuroni
•Suddivisione dei neuroni dal punto di vista funzionale
•Potenziale elettrico della membrana assonica
•Potenziale d’azione e propagazione dell’impulso nervoso
•Sinapsi e specificità dei neurotrasmettitori
•Educazione alla salute: principali neuropatologie
Obiettivi formativi
•Saper descrivere quali sono gli aspetti per cui i neuroni si
differenziano dalle altre cellule
•Riconoscere il ruolo del sistema nervoso nel coordinamento di
tutte le funzioni vitali
•Saper mettere in relazione le modificazioni della membrana
assonica con la trasmissione dell’impulso nervoso
•Mettere in relazione l’uso delle sostanze psicoattive con i loro
effetti sulla guida dei veicoli
•Individuare le possibili interazioni a carico del sistema nervoso,
derivanti dall’uso di sostanze psicoattive
Metodologie
•Lezione frontale per spiegare e schematizzare i diversi argomenti che
verranno analizzati.
•Attività di brainstorming, con la quale partendo da una parola o un
tema, gli alunni esprimeranno il maggior numero di idee riguardo a
quella parola o tema.
•Domande stimolo per verificare i prerequisiti e l’apprendimento in
itinere.
•Creazione di una mappa concettuale alla fine dell’unità didattica così
da avere un quadro riassuntivo dell’argomento (verranno messi in
rilievo i concetti importanti e i collegamenti fra di loro).
•Lavoro di gruppo con il quale gli alunni divisi in gruppi effettueranno
delle ricerche in internet dei dati relativi agli incidenti stradali
avvenuti in Italia nell’ultimo anno e causati dall’abuso di sostanze
alcoliche.
•Analisi di articoli in cui vengono presentate le principali droghe e i
loro effetti (reperiti sulle riviste Focus e Newton).
•Visita di un laboratorio di neurogenetica in cui si svolgono ricerche
sulle neuropatologie così da poter osservare colture cellulari e
preparati di immunofluorescenza di neuroni di topo.
Strumenti didattici
•Libro di testo
•Lavagna
•Lavagna luminosa
•Computer
•Articoli tratti da riveste scientifiche
•Visita di istruzione
Multidisciplinarietà
•Collaborazione con il docente di inglese
•Collaborazione con il docente di storia ed educazione civica
•Connessione con un ente privato (laboratorio di ricerca) esterno
alla scuola
Scansione temporale
Ore
Contenuto
Attività
1
Il neurone
Lezione frontale, brainstorming,
domande stimolo
1
Impulso nervoso e sua
propagazione
Lezione frontale, brainstorming,
domande stimolo
1
Sinapsi e
neurotrasmettitori
Lezione frontale, brainstorming,
domande stimolo
2
Ricerca in internet
Lavoro di gruppo
2
Lettura articoli
Lezione interattiva
Visita di istruzione
Lezione frontale, brainstorming,
domande stimolo
Una mattinata
1
2
Ripasso
Creazione di una mappa concettuale
Verifica sommativa
Contenuti
Cellula nervosa o neurone
•Unità morfologica e funzionale del sistema nervoso
•Cellula differenziata con la funzione di generare, condurre e
trasmettere l’impulso nervoso
Il neurone è quindi una cellula specializzata nel:
•ricevere segnali dall’ambiente esterno, interno e da altri neuroni
•integrare i segnali ricevuti
•trasmettere le informazioni ad altri neuroni, ai muscoli ed alle
ghiandole
I neuroni hanno dimensioni molto variabili (da pochi micron ad un
centinaio), perdono precocemente la capacità di dividersi; sono
costituiti:
•da un corpo cellulare, soma, contenente i vari organelli e il nucleo
• dai dendriti, estensioni citoplasmatiche numerose e corte, insieme al
soma ricevono gli stimoli da altre cellule; formano dunque il polo
recettivo del neurone
•dall’assone, o neurite, lunga estensione citoplasmatica in grado di
condurre un segnale elettrochimico (impulso nervoso) a grandi distanze;
costituisce il polo trasmittente del neurone. E’ rivestito dalla guaina
mielinica (formata dalla membrana plasmatica delle cellule di Schwann, è
un isolante elettrico che accelera la conduzione degli impulsi nervosi)
Anche il neurone è costituito da una
membrana cellulare che avvolge il
citoplasma contenente vari organelli
ed il nucleo. Sono presenti due
strutture caratteristiche quali la
sostanza tigroide e le neurofibrille
Dal punto di vista funzionale distinguiamo 4 tipi diversi di neurone:
•Neuroni sensoriali ricevono le informazioni sensoriali e le
trasmettono al SNC (cervello e midollo spinale)
•Interneuroni  trasmettono i segnali all’interno di regioni localizzate
nel SNC
•Neuroni di associazione  trasmettono segnali da una regione all’altra
del SNC
•Neuroni motori  trasmettono il segnale dal SNC agli effettori
(muscoli e ghiandole)
I neuroni variano per forma e dimensioni:
•(A): i neuroni motori e di
associazione hanno molti
dendriti che si ramificano
dal corpo cellulare e un
lungo assone
•(B): gli interneuroni hanno
un assone corto perché
connettono tra loro neuroni
vicini
•(C): i neuroni sensoriali
hanno il corpo cellulare
lungo l’assone
Impulso nervoso e sua propagazione
•La conduzione nervosa è associata a fenomeni elettrici.
•Esiste una differenza di carica elettrica tra l’interno e l’esterno del
neurone: è chiamata potenziale di riposo e misura circa -70 mV.
•In seguito a una stimolazione si ha una momentanea inversione di
polarità (interno carico positivamente ed esterno negativamente)
detta potenziale d’azione.
•La propagazione del potenziale d’azione lungo la membrana del
neurone è l’impulso nervoso.
•I neuroni si caratterizzano per una
soglia di eccitabilità estremamente
bassa.
•Eccitabilità, conducibilità e
polarizzazione funzionale (l’impulso
nervoso si muove cioè in un’unica
direzione) caratterizzano la cellula
nervosa
Potenziale di riposo, potenziale d’azione e ripolarizzazione:
Propagazione dell’impulso nervoso
(A) Propagazione dell’impulso in
una fibra amielinica.
(B) Propagazione dell’impulso in
una fibra mielinica.
A cosa serve la guaina mielinica?
Gli ioni Na+ e K+ possono entrare
e uscire dall’assone solo a livello
dei nodi: l’impulso salta da un
nodo all’altro, aumentando la
velocità di propagazione
Sinapsi:
•Sono giunzioni specializzate attraverso cui viaggiano gli impulsi
nervosi da un neurone all’altro.
•Si suddivido in sinapsi elettriche (A) (solo nel cuore e nel tubo
digerente) e in sinapsi chimiche (B) (con l’utilizzo dei
neurotrasmettitori).
•Gli impulsi possono essere inibitori o eccitatori: ogni neurone riceve
contemporaneamente migliaia di questi impulsi e l’informazione che
trasmette è il risultato di tutti gli impulsi ricevuti.
Neurotrasmettitori
•Esistono recettori specifici per i vari neurotrasmettitori; inoltre essi
agiscono su regioni diverse del cervello con ruoli specifici. La perdita di
particolari sinapsi o il loro mal funzionamento caratterizza varie
neuropatologie (demenze senili, morbo di Parkinson, còrea di Huntington e
sindrome epilettica)
•Esistono numerose sostanze, dette psicoattive, che interagiscono con
l’attività dei nerurotrasmettitori (potenziando o inibendo la loro azione, o
sostituendosi ad essi): psicofarmaci, caffeina, alcol, droghe.
Attività proposte alla classe per consolidare i concetti
•Lavoro di gruppo: ricerche in internet dei dati relativi agli incidenti
stradali avvenuti in Italia nell’ultimo anno e causati dall’abuso di sostanze
alcoliche.
•Analisi di due articoli:
“Tutta la verità sugli spinelli” Focus n. 114, aprile 2002
“Droga: le nuove risposte” Newton n. 11, novembre 2003
•Visita di un laboratorio di neurogenetica in cui si svolgono ricerche sulle
neuropatologie così da poter osservare colture cellulari e preparati di
immunofluorescenza di neuroni di topo.
Verifiche
Verifica formativa: controllo in itinere del processo di
apprendimento; avverrà durante ogni lezione attraverso domande
rivolte alla classe e attraverso la valutazione dei lavori di gruppo
proposti.
Verifica sommativa: controllo del profitto scolastico ai fini della
valutazione; sarà una verifica scritta, graduata con esercizi di
livello crescente e diversa tipologia (domande aperte, a risposta
multipla, a completamento, quesiti con risposte vero o falso) in
modo da permettere ad ogni alunno di esprimere le proprie
capacità. Questa verifica è riferita agli obiettivi specifici così da
valutare la conoscenza, l’uso di linguaggi specifici, l’osservazione di
fenomeni e la verifica e formulazione di ipotesi.
Verifica di recupero: verifica scritta o orale così da permettere
agli alunni insufficienti di migliorare la loro valutazione.
Attività di recupero
Agli alunni verranno proposti lavori differenziati per livello di
difficoltà in modo da permettere attività di recupero e
consolidamento, così che tutti gli alunni raggiungano almeno gli
obiettivi minimi (conoscere la struttura dei neuroni e loro funzione,
saper descrivere quali sono gli aspetti per cui i neuroni si
differenziano dalle altre cellule, conoscere alcuni termini semplici del
linguaggio scientifico). Al termine di questa attività verrà svolta la
verifica di recupero.
Autovalutazione
•Qual è la percentuale di alunni che ha raggiunto almeno gli obiettivi
minimi? Il lavoro di recupero ha aiutato alcuni alunni a chiarire i
concetti e migliorare la loro valutazione?
•Quali possono essere i motivi per cui alcuni alunni non risultano ancora
sufficienti? (Ad es. lacune pregresse; scarso impegno in classe e
scarso studio a casa; il docente utilizza un linguaggio che risulta di
difficile comprensione; l’argomento è stato trattato frettolosamente
per cui alcuni alunni hanno faticato ad assimilare tutte le nozioni)
•La visita di istruzione è stata utile a consolidare i concetti trattati a
scuola?