Appunti Sistema Nervoso di Fisiologia Umana (Professioni Sanitarie e Scienze Motorie)

Neuroni

Contiene 3 principali componenti: un corpo cellulare o soma, i dendriti e l’assone. Il soma contiene il nucleo, e la maggior parte degli organuli, essendo una vera e propria cellula. I neuroni sappiamo bene che comunque non possiedono la caratteristica di potersi dividere.

I dendriti si diramano dal corpo cellulare ricevendo afferenze da altri neuroni a livello delle sinapsi. A livello sinaptico, il neurone presinaptico rilascia un neurotrasmettitore che normalmente comunica con un dendrite o un’altra cellula o con il corpo cellulare di un neurone post-sinaptico.

I neuroni sono inoltre provvisti di assoni, o fibra nervosa. Il compito dell’assone, a differenza dei dendriti che ricevono informazioni da altri neuroni, gli assoni invece inviano informazioni. Il terminale assonico o bottone sinaptico, è specializzato nel rilascio del neurotrasmettitore all’arrivo del potenziale di azione. Il rilascio del neurotrasmettitore trasmette un segnale ad una cellula postsinaptica, in particolare a un dendrite o al corpo cellulare di un altro neurone o alle cellule di un organo effettore.

Quindi il neurone il cui terminale assonico rilascia il neurotrasmettitore è chiamato cellula presinaptica. Se la depolarizzazione è in grado di aprire tanti canali voltaggio dipendenti per il sodio, il potenziale diventerà quindi sopra soglia, e insorge il potenziale di azione. Il potenziale di azione viaggia lungo l’assone, il terminale presinaptico troverà un altro neurone, per cui genererà a sua volta un potenziale postsinaptico, rilascerà un neurotrasmettitore per cui ecciterà un altro neurone per cui insorgerà il potenziale di azione e si propagherà da una cellula all’altra. Oppure può trovare un organo effettore, ad esempio dirà al muscolo di contrarsi ecc.

Quindi i neuroni comunicano grazie a queste depolarizzazioni, a questi potenziali di azione, ma sappiamo che affinché ci siano devono superare una certa soglia.

Neuroni eccitatori e inibitori

Distinguiamo neuroni eccitatori (depolarizzazione) e neuroni inibitori (ripolarizzazione): eccitatori ad esempio il glutammato, mentre inibitori gli GABA. Un neurotrasmettitore inibitorio significa che va a rendere la cellula meno eccitabile. Per cui calcolando i vari potenziali, se raggiunge la soglia allora ci sarà, altrimenti no.

Un neurotrasmettitore eccitatorio aprirà canali per il sodio, la cellula entrando il sodio si depolarizza, e si avvicina sempre di più al valore soglia per far insorgere il potenziale di azione. Al contrario, i GABA, neurotrasmettitori inibitori, apriranno canali per il cloro. Ma se il cloro entra, sempre secondo gradiente, nella cellula sono cariche negative che entrano, per cui la cellula non si depolarizza, ma al contrario si iperpolarizza. Diventa di conseguenza ancora più negativa. E diventando ancora più negativa, sarà ancora più difficile fare insorgere il potenziale di azione.

Sommazione spaziale o temporale

Può accadere il cosiddetto fenomeno di sommazione spaziale o temporale: per esempio, immaginiamo che sul corpo cellulare del neurone, arriva la sinapsi con altri neuroni. Mettiamo che il neurone A stimola il neurone, ma sarà uno stimolo piccolo piccolo. Quindi crea una depolarizzazione, quindi un potenziale postsinaptico eccitatorio, ma non arriva al valore soglia. La stessa cosa, di conseguenza, farebbe il neurone B. La stessa cosa fa il neurone C, non ci riesce a raggiungere la soglia.

Però se A, B e C contemporaneamente, quindi se sommandosi nello spazio, rilasciano ognuno di loro il neurotrasmettitore che apre i canali sodio per cui si ha una depolarizzazione, le tre depolarizzazioni si sommano e quindi raggiungono il valore soglia per cui parte il potenziale di azione. E quindi l’impulso dal nostro neurone verrà trasmesso lungo l’assone.

La sommazione spaziale può avvenire anche nel caso in cui A e B sono eccitatori e C, al contrario, inibitorio. A e B si sommano ma poi bisogna aggiungere l’apporto di C che però non sarà eccitatorio, quindi abbassa e iperpolarizza la cellula. Per cui anche se A e B si sommano non raggiungiamo il valore soglia proprio grazie a C.

La stessa cosa avviene per la sommazione temporale: immaginiamo lo stesso neurone che rilascia neurotrasmettitore, che si dice viene rilasciato a quanti, a pacchetti. Il neurotrasmettitore si trova in delle vescicole, per cui lascerà delle quantità sempre uguali o multiple di.

Quindi immaginiamo che il pacchetto iniziale che rilascia A genera una depolarizzazione che non raggiunge la soglia. Sempre A rilascerà un altro pacchetto di neurotrasmettitore sempre sotto soglia. Se questi impulsi, questi neurotrasmettitori, vengono rilasciati a velocità nel tempo, succede che mentre si ha la depolarizzazione e la ripolarizzazione, mentre sono ancora a valori meno negativi (quindi non sono tornati al riposo) viene rilasciato un altro neurotrasmettitore, quindi avrò sempre una piccola depolarizzazione che, però, stavolta non parte da -70 ma da -60 ad esempio.

Ciò significa che dovesse arrivare un altro neurotrasmettitore che apre altri canali quando ancora quelli non sono ancora del tutto chiusi, quindi la cellula non è ancora tornata al valore base di -70, si sommano questi valori di depolarizzazione nel tempo e riesco a raggiungere la soglia e quindi a far insorgere il potenziale di azione.

Sinapsi

Il primo neurone, che trasmette segnali al secondo, è definito neurone presinaptico. Il secondo neurone, che riceve segnali dal primo, è detto neurone postsinaptico.

La sinapsi è il punto di incontro tra due elementi nervosi. Sono di due tipi le sinapsi: elettriche e chimiche. Entrambi i tipi di sinapsi sono costituiti da 3 elementi fondamentali: elemento presinaptico, elemento postsinaptico e lo spazio, la fessura postsinaptica.

La differenza tra la sinapsi elettrica e quella chimica è: bidirezionale la prima; lo spazio tra l’elemento presinaptico e quello postsinaptico nella sinapsi elettrica, rispetto a quella chimica, è molto ridotto. Ed effettivamente è come se non ci fosse questo spazio, perché tra i due elementi ci sono dei canali che sono chiamati connessoni. A loro volta ogni canale è formato da un emicanale: quindi metà canale sta sull’elemento presinaptico e metà canale su quello postsinaptico. Quindi combaciano e formano una sorta di galleria tra l’elemento presinaptico e quello postsinaptico.

Il canale non fa altro che permettere il passaggio della corrente elettrica. Le sinapsi elettriche sono molto presenti a livello del cuore, ad esempio, perché nel cuore c’è bisogno che il segnale elettrico si propaghi velocemente e contemporaneamente in tutto il cuore. Quindi la sinapsi chimica sarebbe troppo lenta. Quindi le sinapsi elettriche permettono la trasmissione dei messaggi tra un neurone ed un altro mediante le giunzioni comunicanti.

Per quanto riguarda, invece, la sinapsi chimica: unidirezionale; funzionano mediante il rilascio di neurotrasmettitori che attivano meccanismi trasduzionali nelle cellule bersaglio. Abbiamo sempre l’elemento pre e postsinaptico, ma stavolta lo spazio è grande. Il segnale elettrico prima viene convertito in segnale chimico e poi di nuovo darà vita ad un segnale elettrico.

Quindi il potenziale di azione arriva nel terminale, depolarizzando il terminale fa aprire canali voltaggio dipendenti per il calcio, il calcio entra e induce l’esocitosi del neurotrasmettitore che nell’elemento postsinaptico troverà i recettori, ovvero proteine integrali di membrana. Si lega il neurotrasmettitore, ad esempio un canale sodio, aprendo il canale per il sodio avviene la depolarizzazione entrando delle cariche positive. Se vi sono altri canali sodio, la cellula si depolarizza fino a quando raggiunge il valore soglia ed insorge il potenziale di azione. Quindi il segnale chimico si è di nuovo trasformato in segnale elettrico.

Poi il neurotrasmettitore dev’essere rimosso dallo spazio sinaptico, altrimenti continua a tenere il canale aperto. Quindi il neurotrasmettitore dev’essere allontanato per bloccare la sinapsi.

(I neurotrasmettitori sono nelle vescicole sinaptiche e lì restano fino a quando non vengono rilasciati mediante esocitosi. L’aumento delle concentrazioni di calcio attiva il rilascio del neurotrasmettitore. La quantità di neurotrasmettitore rilasciato dipende dalla concentrazione di calcio, che a sua volta dipende dalla frequenza dei potenziali di azione nel neurone presinaptico.)

Oltre alla differenza di velocità, bisogna sottolineare che la sinapsi elettrica è solo eccitatoria, mentre quella chimica può essere anche inibitoria.

Cellule gliali

Si distinguono 5 tipi di cellule gliali: astrociti, cellule ependimali, microglia, oligodendrociti e le cellule di Schwann. Solo quelle di Schwann sono localizzate nel SNP, mentre le restanti sono nel SNC. La principale funzione degli oligodendrociti e delle cellule di Schwann è quella di creare un avvolgimento di mielina attorno agli assoni dei neuroni, in modo tale da isolarli.

Tale isolamento fa sì che i neuroni possano trasmettere i potenziali d’azione in modo più efficace e rapido. Le interruzioni della guaina mielinica sono chiamate Nodi di Ranvier, in cui la membrana dell’assone contiene canali voltaggio dipendenti per il sodio e per il potassio permettendo i movimenti ionici attraverso la membrana. Le fibre nervose non sono tutte uguali, in quanto all’aumentare del loro diametro aumenta la velocità di conduzione.

Gli astrociti, invece, controllano lo sviluppo di particolari capillari che limitano il movimento di alcune molecole tra sangue e SNC e che prendono il nome di barriera ematoencefalica. Tale barriera protegge il SNC da sostanze tossiche che possono essere presenti nel sangue, perché limita il movimento delle molecole attraverso l’endotelio capillare. Le microglia proteggono il sistema nervoso centrale da sostanze estranee, come batteri attraverso un’attività fagocitaria e proteggono i neuroni dallo stress ossidativo.

La guaina mielinica è molto importante: basti pensare alle malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla, caratterizzata dalla perdita appunto della mielina. Non è altro che una malattia autoimmune, in quanto il sistema immunitario attacca parte dell’organismo, in questo caso gli oligodendrociti. La perdita della mielina e la conseguenza distruzione di assoni rallentano le comunicazioni neuronali fino a bloccarle. I sintomi