Cervello e comportamento

Cervello e comportamento

I neuroni: cosa sono

Alla base del sistema nervoso, troviamo delle cellule denominate neuroni. Sono circa cento milioni interconnessi gli uni agli altri, avvolti da una membrana cellulare che, oltre a proteggere, regola gli scambi tra interno ed esterno (ha funzione protettiva e funzionale).

Vi sono inoltre, intorno ai neuroni, le cellule gliali che forniscono il nutrimento e proteggono dalle sostanze tossiche.

Ogni neurone è costituito principalmente da tre parti:

• Soma, contiene il nucleo e delle sostanze biochimiche che permettono il metabolismo cellulare. È il corpo cellulare dal quale si diramano i dendriti;
• Dendriti, unità simili ad antenne, che raccolgono messaggi di altri neuroni (anche mille e più circostanti) e li inviano al soma;
• Assone, o neurite o cilindrasse, conduce gli impulsi elettrici dal corpo cellulare ad altri neuroni, muscoli o ghiandole.

Quest’ultimo si dirama all’estremità in terminali assonici, ognuno dei quali prenderà contatto con migliaia di dendriti di altri neuroni. Le loro dimensioni possono variare, così come la forma, ma tutti sono accomunati dallo scambio di segnali elettrici.

Alcuni assoni (assoni mielinici) sono ricoperti da una guaina mielinica, uno strato isolante lipidico. Questa viene interrotta ad intervalli dai nodi di Ranvier, zone in cui la mielina è sottile o assente. Può permettere una migliore trasmissione neuronale, ma d’altra parte, i danni del rivestimento mielinico possono portare ad effetti tragici (movimenti disarticolati, scoordinati, paralisi).

Attività elettrica dei neuroni

I neuroni, quando comunicano, generano e propagano segnali elettrochimici.

• Durante lo stato di quiete, il neurone ha un potenziale di riposo elettrico, causato da una distribuzione ineguale di ioni positivi e negativi dentro e fuori la cellula: negli ioni interni la carica è negativa, al contrario di quelli esterni (in questo stato, l’interno della cellula risulta negativo rispetto l’esterno con una differenza di 70 millivolt circa);
• Nel momento in cui viene stimolato, un flusso di ioni entra ed esce dalla membrana e inverte la precedente carica potenziale, producendo un potenziale di azione o impulso nervoso (se stimolato l’assone, attraverso impulsi elettrici, si ha una modifica di carica interna: da -70 a +40 millivolt. Questa variazione dura circa un millisecondo);
• Per un breve periodo di tempo, in seguito, il neurone non sarà stimolabile in nessun modo, si parla di periodo refrattario assoluto;
• Dopo aver generato e scaricato questo impulso, l’equilibrio ionico originario viene ripristinato ed il neurone torna allo stato di riposo.

Importante in tutto il processo è la funzione della membrana cellulare, che, attraverso la sua semi-permeabilità, permette ad alcune sostanze di entrare nella cellula, attraverso canali ionici e ad altre no.

I potenziali di azione, secondo la legge del ‘tutto o nulla’, si determinano con un'intensità uniforme e massima, o non si determinano affatto. Nel momento in cui il potenziale negativo di riposo non riesce a raggiungere la soglia di innesco del pda (-50\70), intervengono dei cambiamenti che prendono il nome di potenziali graduati, che in determinate circostanze possono sommarsi per riuscire ad innescare un pda.

Neurotrasmettitori

Fino a qualche tempo fa, si pensava che dendriti e punta dell’assone (di neuroni diversi) entrassero direttamente in contatto, con l’introduzione del microscopio però, si è arrivati alla conclusione che vi è un minuscolo spazio tra i due, chiamato spazio sinaptico. Ma allora come avviene la comunicazione?

Avviene attraverso i neurotrasmettitori, sostanze chimiche che vengono liberate nello spazio sinaptico, e che trasmettono i messaggi a neuroni, ghiandole e muscoli. Questa comunicazione avviene attraverso cinque fasi:

• Sintesi: vengono formati i vari NT nel neurone;
• Immagazzinamento: le molecole vengono immagazzinate nelle vescicole sinaptiche (organelli cellulari che trovano nelle estremità dell’assone);
• Rilascio: nel momento in cui si attiva il potenziale di azione, le molecole di NT vengono rilasciate da queste vescicole e attraversano lo spazio sinaptico;
• Si legano i recettori del neurone ricevente, ogni superficie dei NT riceventi si combina perfettamente al NT che arriva, così come una serratura con la sua chiave, causando due possibili reazioni: eccitatoria, grazie alla quale si facilita l’innesco di un pda; inibitoria, contrasta l’innesco di un pda;
• Il NT continuerà ad eccitare o inibire il neurone finché verrà disattivato, da altre sostanze chimiche situate nello spazio sinaptico, o da un meccanismo di ri-capitazione, attraverso cui i NT vengono riassorbiti nei terminali dell’assone presinaptico.

Se da una parte, i segnali elettrici sono tutti uguali, i neurotrasmettitori sono molto diversi gli uni dagli altri, pur coesistendo in alcuni casi, all'interno dello stesso neurone. Ogni sostanza chimica ha un effetto specifico, inibitorio o eccitatorio, su determinati neuroni, alcuni anche in base alle aree in cui agiscono.

Un neurotrasmettitore importante è l’acetilcolina (ACh), un’insufficienza può portare al morbo di Alzheimer, un'assenza alla paralisi ed un eccesso a contrazioni muscolari e convulsioni, ma sono importanti neurotrasmettitori come l'endorfina, la serotonina, il glutammato monosodico, la noradrenalina, il GABA. Ognuno di questi, in base alla produzione, può portare a effetti sul corpo, anche contrastanti.

Il sistema nervoso

È il centro di controllo del corpo. Possiamo distinguere tre tipi di neuroni:

• Neuroni sensoriali che trasportano al cervello e al midollo spinale i messaggi (input) dagli organi sensoriali;
• Neuroni motori: trasportano impulsi (output) dal cervello e dal midollo spinale ai muscoli e agli organi del corpo;
• Interneuroni: svolgono funzioni connettive o associative nel sistema nervoso.

Struttura del sistema nervoso

Il sistema nervoso si può dividere in sistema nervoso centrale, protetto da strutture ossee, e sistema nervoso periferico, costituito da tutte le strutture nervose del corpo prive di protezione ossea.

Per quanto riguarda il sistema nervoso periferico, è costituito a sua volta da:

• Sistema nervoso somatico: sistema di neuroni sensoriali e motori che ci permette di percepire e di rispondere al nostro ambiente;
• Sistema nervoso autonomo: sistema che regola le funzioni interne del corpo e controlla le ghiandole e la muscolatura. È suddiviso in due parti:
  • Simpatico: ha una funzione di attivazione e stimolazione: di una situazione stressante questo sistema aiuta ad affrontarla contemporaneamente in diversi modi accelera il battito cardiaco per far affluire più sangue ai muscoli e dilata le pupille per migliorare la visione (mobilita tutte le risorse del corpo per la reazione di fuga e combattimento);
  • Parasimpatico: rallenta i processi e mantiene uno stato di equilibrio interno: questo è più specifico serve a mantenere un equilibrio interno mentre il simpatico accelera i battiti il parasimpatico lo rallenta.

L’equilibrio negli organi interni è chiamato omeostasi. (Per esempio, il parasimpatico contrae le pupille ed il simpatico le dilata, il parasimpatico restringe i bronchi e il simpatico li dilata, il primo rallenta il battito il secondo lo accelera etc…)

Il sistema nervoso centrale

Il sistema nervoso centrale è quello che ci distingue dalle altre creature: è costituito dal cervello e dal midollo spinale.

• Il midollo spinale è un denso fascio di fibre nervose che trasmettono i messaggi dai neuroni sensoriali verso i neuroni motori. Nell'adulto è lungo poco più di 40 cm con un diametro di circa 2 ½ cm. La sostanza grigia del midollo spinale, assume una forma ad H, o a farfalla, questa parte è composta da corpi cellulari appunto grigi, e dalle loro interconnessioni. La parte bianca è composta invece da assoni mielinizzati, che collegano i vari livelli del midollo spinale tra di loro con i centri superiori.