Fondamenti biologia, anatomia e fisiologia - Parte 2

Neurotrasmettitori: varie molecole, neuroni diversi hanno neurotrasmettitori diversi, possono

essere eccitatori (depolarizzanti / EPSP), inibitori (iperpolarizzanti / IPSP) o modulatori

 Glutammato principale neurotrasmettitore eccitatore del SNC



 GABA principale inibitore del SNC



 Glicina principale inibitore nel midollo spinale



 Dopamina modulatore di movimento e ricompensa



 Serotonina modulatore di umore e sonno



 Acetilcolina modulatore di SNC e sistema autonomo



I potenziali postsinaptici EPSP e IPSP sono potenziali graduati che possono sommarsi

nel neurone postsinaptico: gli EPSP promuovendo la depolarizzazione della membrana

aumentano la probabilità di generare un PA mentre gli IPSP la riducono. Il neurone integra

simultaneamente molti EPSP e IPSP sia nel tempo (integra segnali generati rapidamente

dalla stessa sinapsi e accumulati nel tempo) che nello spazio (integra segnali provenienti da

sinapsi diverse). Il PA viene generato solo se la somma dei segnali è maggiore della soglia.

∑EPSP - ∑IPSP ≥ soglia

Il neurone funziona come un integratore non lineare di input sinaptici.

Terminazione del segnale sinaptico: il segnale termina tramite ricaptazione del

neurotrasmettitore, degradazione enzimatica e diffusione. Questo mantiene l’equilibrio della

comunicazione sinaptica.

Plasticità sinaptica: è la capacità delle sinapsi di modificare l’efficacia della

trasmissione in risposta all’attività neuronale permettendo al SNC di adattarsi agli stimoli,

apprendere nuove informazioni e formare e mantenere ricordi.

 Plasticità a breve termine:

Facilitazione sinaptica aumento temporaneo della risposta postsinaptica dovuto



o all’accumulo di Ca2+ presinaptico

Depressione sinaptica diminuzione temporanea della risposta dovuta alla



o deplezione delle vescicole sinaptiche

 Plasticità a lungo termine:

Long term potentiation (LTP) aumento persistente della forza sinaptica,



o coinvolge l’ingresso di Ca2+ tramite recettori NMDA, è associata ad

apprendimento e memoria.

Long-Term depression (LTD) riduzione



o persistente dell’efficacia sinaptica, coinvolge

meccanismi intracellulari dipendenti dal calcio, è

importante per il rimodellamento delle reti

neuronali.

Recettori postsinaptici:

 Ionotropi: canali ionici ligando-dipendenti che

permettono una risposta rapida (ms) attraverso la

conduzione ionica diretta.

 Metabotropi: recettori accoppiati a proteine G, danno

origine ad una risposta più lenta attivando secondi

messaggeri. Il meccanismo è mediato da un effettore

intracellulare.

SINAPSI ELETTRICHE: le connexine formano un canale

intercellulare permettendo il passaggio diretto di correnti

ioniche e sincronizzando l’attività cellulare. (es. miocardio)

IL SISTEMA NERVOSO

Il sistema nervoso comprende encefalo, midollo spinale, recettori sensoriali (neuroni e

cellule specializzate che ci consentono di recepire il mondo esterno), organi di senso e nervi

periferici. Tutti questi organi sono costituiti da tessuto nervoso, tessuto connettivo di sostegno

e vasi.

Il flusso di informazioni segue il modello base dei riflessi:

1) Stimolo che può essere sia esogeno (informazioni dal mondo esterno) che endogeno

(interno, es. informazioni propriocettive)

2) Recettori raccolgono le informazioni (compartimento afferente)

3) Informazioni convogliate al midollo spinale e/o all’encefalo

4) Informazione viene elaborata (può arrivare a livello cosciente ma non è sempre

necessario)

5) Vengono inviati segnali in uscita per iniziare una risposta (compartimento efferente)

Suddivisioni anatomiche del sistema nervoso:

 sistema nervoso centrale (SNC) = midollo spinale + encefalo

 sistema nervoso periferico (SNP) = nervi e gangli (gruppi di neuroni lungo i nervi)

che collegano il SNC al resto del corpo

 sistema nervoso enterico (SNE) = rete di neuroni e cellule di supporto nella parete del

tratto gastrointestinale, spesso definito “secondo cervello” per la sua capacità di controllare

autonomamente le funzioni digestive. SNE collegato a SNC attraverso il nervo vago

Si può suddividere anche in compartimento afferente ed efferente:

 compartimento afferente = veicola verso il SNC le informazioni sensitive captate

in periferia da recettori (strutture nervose capaci di captare variazioni nell’ambiente

interno o esterno) per mezzo di neuroni afferenti (sensoriali)

 compartimento efferente = trasporta comandi motori dal SNC alle cellule

bersaglio di muscoli e ghiandole per mezzo di neuroni efferenti. Gli organi bersaglio che

rispondono facendo qualcosa vengono chiamati effettori. I neuroni efferenti si

suddividono in:

sistema nervoso somatico = controlla i muscoli scheletrici (divisione

o volontaria)

sistema nervoso autonomo (o viscerale) = controlla la muscolatura liscia, il

o muscolo cardiaco, molte ghiandole e alcuni tessuti adiposi (divisione

involontaria), le contrazioni involontarie possono essere sia semplici risposte

automatiche (riflessi) sia movimenti complessi che però sono fuori dalla nostra

consapevolezza.

sistema simpatico = predomina in situazioni di stress (fight or flight)

 sistema parasimpatico = predomina nel controllo di attività quotidiane

 tranquille, di riposo (rest and digest)

Solitamente il sistema simpatico e quello parasimpatico hanno effetti

antagonisti, per esempio il sistema simpatico accelera il battito cardiaco

mentre quello parasimpatico lo rallenta.

SISTEMA NERVOSO CENTRALE:

Riceve, integra ed elabora informazioni sensitive e coordina risposte motorie. Le percezioni

sensitive trasmettono informazioni su condizioni sia all’interno che all’esterno del corpo e i

comandi motori controllano o modulano l’attività di organi periferici quali la muscolatura

scheletrica o le ghiandole.

Inoltre, l’encefalo è la sede delle funzioni cognitive superiori, quali la coscienza, la memoria,

l’apprendimento e le emozioni (differenza con gli altri mammiferi).

MIDOLLO SPINALE:

Posto nel canale vertebrale, dal foro occipitale alla II

vertebra lombare.

lunghezza = 44 cm

peso = 28 g

diametro medio = 10 mm

4 regioni corrispondenti a quelle vertebrali:

cervicale, toracica, lombare e sacrale.

33 segmenti ad ognuno dei quali corrispondono due

nervi spinali. I primi nervi spinali escono quasi

orizzontali mentre i più bassi sono quasi verticali (il

punto da cui escono dalla colonna è molto più basso del

punto da cui escono dal midollo). Cauda equina:



si forma un grande fascio di nervi

Contiene sia sostanza grigia (corpi neuronali) che

sostanza bianca (assoni mielinizzati).

Nei primi anni di vita il midollo cresce di pari passo con la colonna vertebrale fino ai 4 anni circa.

Poi le vertebre continuano a crescere mentre il midollo no la crescita del midollo è molto più



veloce di quella delle ossa, per questo la corrispondenza fra segmenti spinali e vertebrali

viene persa.

Sezione del midollo: non è uguale lungo tutta la colonna ma la struttura rimane simile. È

presente una zona di sostanza grigia (farfalla) circondata da sostanza bianca.

La sostanza grigia a forma di H (o farfalla) è composta da due corni anteriori (da cui

fuoriescono i neuroni efferenti o motori) e due corni posteriori (a cui arrivano i neuroni

afferenti o sensitivi). La radice anteriore o motoria e radice posteriore o sensitiva si uniscono a

formare i nervi spinali.

Ogni segmento spinale è associato con due gangli spinali (ganglio = gruppo di corpi cellulari),

chiamati gangli delle radici posteriori, che si trovano appena al di fuori del midollo spinale e

contengono i corpi cellulari dei neuroni sensitivi. Gli assoni di questi neuroni formano le

radici posteriori (dorsali) e trasportano gli impulsi sensitivi ne midollo spinale, mentre le

radici anteriori (ventrali) contengono gli assoni dei neuroni motori che si portano in

periferia oltre che i fasci del SNA verso i gangli del simpatico.

33 radici anteriori e 33 posteriori per lato si uniscono a formare

le 33 coppie di nervi spinali: 8 cervicali, 12 toraciche, 5 lombari,

5 sacrali e 3 coccigee.

In periferia i nervi spinali si ramificano (formando i nervi

periferici) e vanno ad innervare una regione specifica: il

DERMATOMERO (regione specifica bilaterale della

superficie cutanea innervata da un singolo paio di nervi

spinali). I confini di dermatomeri adiacenti si

sovrappongono leggermente. Se c’è una lesione di un

nervo spinale essa comporta la perdita di informazione

sensitiva e/o motoria di tutto il dermatomero di quel nervo.

Es. herpes zoster

Se un assone periferico viene reciso ma non spostato, all’altezza del

moncone comincia a rigenerarsi lungo il suo percorso precedente.

La riparazione è generalmente incompleta per la difficoltà di

riallineamento dell’assone e di ricrescita. Sono in fase di valutazione

varie procedure per migliorare la rigenerazione.

La colonna vertebrale, i legamenti, i tendini e i muscoli che la circondano isolano il

midollo spinale per proteggerlo da urti e lesioni. I delicati tessuti neurali devono essere

protetti anche dai contatti con le circostanti pareti ossee del canale vertebrale. Per questo ci sono

delle membrane specializzate: le meningi spinali, circondano il midollo spinale

provvedendo alla stabilità fisica e all’assorbimento degli urti. I vasi sanguigni all’interno

di queste membrane portano ossigeno e sostanze nutritive al midollo spinale.

Le meningi sono 3, dalla più esterna alla più interna sono:

 pareti canale vertebrale

 spazio epidurale contiene vasi



sanguigni e uno strato di tessuto

adiposo protettivo

 DURA MADRE

 Spazio subdurale virtuale, in quanto



la faccia interna della dura madre è a diretto

contatto con la superficie esterna

dell’aracnoide

 ARACNOIDE formata da epitelio



squamoso semplice (membrana

aracnoidea) e da trabecole, rete di fibre

collagene ed elastiche tra la membrana

aracnoidea e la superficie esterna della pia

madre

 Spazio subaracnoideo riempito da



liquido cerebrospinale (LCS), i vasi

sanguigni destinati a midollo spinale

decorrono lungo la pia madre all’interno di

questo spazio.

 PIA MADRE All’altezza del grande foro occipitale le tre

membrane si continuano con le meningi

encefaliche. Il liquido cerebrospinale fa si che

il peso apparente sia di soli pochi grammi. Il

liquor viene prodotto da cellule specifiche

ed ha una composizione diversa dal plasma, per

prelevarlo si inserisce un ago nello spazio

subaracnoideo nella regione lombare inferiore

(puntura lombare o rachicentesi)

ORGANIZZAZIONE FUNZIONALE DELLA SOSTANZA GRIGIA:

Dentro il SNC gruppi di neuroni che svolgono funzioni affini sono organizzati in nuclei (nuclei

motori, viscerali e somatici).

Gli interneuroni collegano segmenti midollari e corpi cellulari di neuroni i cui dendriti

corrono nei nervi spinali. Per esempio, nel corno dorsale arrivano neuroni afferenti da periferia

dove possono fare sinapsi con interneuroni o direttamente con neuroni efferenti.

Neurone associativo: associa l’informazione che entra o con il neurone che esce se c’è un

riflesso immediato o con altri interneuroni di altri livelli.

Si distinguono 3 regioni:

 Cordoni bianchi posteriori

 Cordoni bianchi anteriori

 cordone bianco laterale

Ogni cordone contiene tratti (fasci di assoni

con diametro, mielinizzazione, velocità di

conduzione uniformi), gli assoni di un tratto

trasmettono lo stesso tipo di informazioni

(sensitive o motorie) nella stessa direzione.

commessura bianca anteriore = incrocio dove gli assoni passano da destra a sinistra

(comandi motori incrociati)

ENCEFALO:

Pesa mediamente 1200 g variabile in relazione alla massa corporea. Quello maschile ha un volume

di circa il 10% superiore a quello femminile, ma non esiste una correlazione fra dimensioni

e intelligenza. Il suo funzionamento è basato su meccanismi di controllo gerarchici.

PRINCIPALI REGIONI:

 TRONCO ENCEFALICO = è la parte più antica e primitiva dell’encefalo, è costituito

da materia bianca e materia grigia ed è simile al midollo spinale dal punto di vista

anatomico. Possiede funzioni molto diverse: funzione di smistamento delle

informazioni, regola tutte le funzioni vegetative (tutto ciò che avviene nel tronco encefalico

è a livello inconscio), ma soprattutto funzione di transito delle informazioni

attraverso fasci di fibre che arrivano dalle varie regioni del corpo.

I fasci di neuroni diversi sono ben separati e ordinati, contiene importanti centri di

elaborazione e nuclei, tra cui i corpi neuronali di 10 su 12 nervi cranici (i nervi

cranici trasportano informazioni sensoriali e motorie per la testa e il collo). I nuclei del

tronco encefalico sono coinvolti in molti processi di base: sonno-veglia, stati di

coscienza, modulazione del dolore, regolazione della pressione arteriosa…

Bulbo (o midollo allungato): connette encefalo e midollo con fibre

o ascendenti e discendenti, invia stimoli sensitivi al talamo e ad altri centri del

tronco encefalico, contiene centri deputati al controllo di funzioni vegetative

come frequenza cardiaca e respiratoria base, pressione sanguigna (meccanismi di

sopravvivenza a breve termine).

Ponte: composto da fasci di trasmissione, ascendenti, discendenti e anche fasci

o trasversali che vanno dal lato opposto e da due nuclei respiratori (apneuristico

e pneumotassico) che interagiscono gerarchicamente con il bulbo per regolare la

respirazione. La sua funzione principale è quella di fare da stazione di

smistamento e transito delle informazioni scambiate tra cervello e

cervelletto.

Mesencefalo: processa e riceve informazioni visive (dal talamo) e uditive (da

o bulbo e ponte) a livello subconscio, controlla movimenti riflessi di testa e collo

in risposta agli stimoli uditivi e visivi, il nucleo rosso controlla a livello subconscio

la posizione degli arti superiori e il tono muscolare, presenta la sostanza nera:

un’area che contiene corpi neuronali che rilasciano dopamina che va a inibire

altri nuclei di neuroni che controllano il movimento (es inibiscono i movimenti

involontari come il tremore).

Formazione reticolare rete di fibre e nuclei che connette tutte le strutture del tronco;



tutti i nuclei sono interconnessi per permettere il dialogo tra tutte le regioni, è un centro di

integrazione di funzioni autonome (respirazione, pressione, termoregolazione),

endocrine, tono posturale (es. postura decerebrata), vigilanza (occhi aperti e ha un certo

numero di riflessi), ritmo sonno-veglia. Il mesencefalo contiene il sistema di attivazione

reticolare (RAS), ovvero una componente specializzata della formazione reticolare che rende più

vigili e attenti, il danno al RAS produce perdita della coscienza.

Persona decerebrata = funzioni del tronco compromesse, lesioni cerebrali che colpiscono il

tronco encefalico nelle aree che regolano il controllo motorio e i riflessi.

Persona decorticata = tronco encefalico intatto o poco coinvolto nel trauma, grave disfunzione



cerebrale dovuta a danni a aree sopra il tronco encefalico considerata meno grave della

decerebrata.

 DIENCEFALO = Collegamento tra emisferi cerebrali e tronco encefalico,

contiene principalmente due strutture (talamo e ipotalamo) oltre a due strutture endocrine

(ipofisi ed epifisi). Talamo: è costituito da una massa

o

ovoidale di nuclei talamici e viene definito

come un centro di smistamento, quasi tutte le

informazioni sensitive transitano dal talamo

(escluso olfatto), non si limita a trasmettere tali

informazioni al telencefalo ma attua dei

meccanismi in modo che solo le informazioni

necessarie vadano ai livelli superiori

indirizzandole alle opportune regioni della

corteccia. Altre informazioni vengono elaborate

localmente. Tutte le vie sensitive da midollo o

nervi cranici (no olfattivi) contraggono sinapsi in

un nucleo del talamo prima di raggiungere la

corteccia cerebrale dove le sensazioni diventano

coscienti. Inoltre, coordina le attività dei nuclei

della base e della corteccia cerebrale.

Ipotalamo: anello di congiunzione tra sistema nervoso e sistema

o endocrino. Produce ormoni sia con effetto diretto che ormoni che vanno ad

attivare ghiandole (effetto indiretto). Contiene molti nuclei con funzioni

diverse (es regolazione circadiana, riflessi legati alla deglutizione, pressione

sanguigna, frequenza cardiaca), funzione principale è quella di collegamento tra

sistema nervoso ed endocrino, esso secerne direttamente ormone

antidiuretico (ADH, impedisce la perdita d’acqua a livello renale) e ossitocina

(stimola la contrazione delle pareti intrauterine, la produzione di latte e stimola la

secrezione della ghiandola prostatica). Inibisce o stimola le cellule endocrine

dell’ipofisi (barriera encefalica non presente in piccole regioni in modo da

permettere agli ormoni di essere messi in circolo) mediante la secrezione di

ormoni regolatori. Altre funzioni dall’ipotalamo sono: termoregolazione,

coordinamento attività dei centri autonomi di ponte e bulbo che regolano frequenza

cardiaca, pressione , respirazione e digestione e interconnessione con sistema