Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica - modulo 1

GUAINA MIELINICA

La guaina mielinica viene prodotta dalle cellule gliali:

• gli oligodendrociti per il sistema nervoso centrale,
• le cellule di Schwann per il sistema nervoso periferico.

La mielina è una sostanza proteolipidica, formata per il 70% da lipidi e per il 30% da proteine, la maggioranza di lipidi la rende quindi un isolante, non circonda però tutti gli assoni.

La mielinizzazione comporta dei vantaggi:

• maggiore velocità di conduzione
• migliore sicurezza di conduzione
• maggiore economicità di conduzione

La mielina è capace di velocizzare la conduzione attraverso 2 meccanismi:

1. Riduzione della capacità di membrana: la mielina è un dielettrico, avvolgendosi intorno alla membrana cellulare fa sì che lo spessore di dielettrico sia molto elevato; ciò significa che ci sono meno cariche da organizzare alle due facce della membrana e quindi la fase capacitativa sarà più

veloce (capacità di membrana più bassa). Effetto sulla costante di tempo.- Aumentare la costante di spazio dato che la mielina è una resistenza, le cariche non riescono a passare attraverso le zone dell'assone mielinato (nodi di Ranvier) e faranno perciò un tragitto molto più lungo fino ad arrivare alla zona non mielinata (internodi); se la costante di spazio è grande, il segnale si propagherà a distanza con minor decremento, determinando l'insorgenza di un secondo potenziale d'azione a maggior distanza dal primo e riducendo il tempo necessario per percorrere una certa distanza. Inoltre, i canali sodio Vdip sono presenti solo nei nodi di Ranvier, perciò il potenziale di azione potrà rigenerarsi solo in questi punti, la conduzione perciò è come se "saltasse" da un nodo all'altro e viene perciò chiamata conduzione saltatoria. Il potenziale d'azione, quindi,

Percorre velocemente l'internodo per propagazione elettrotonica passiva, fino ad arrivare al nodo di Ranvier, dove si rigenera.

• Aumentare la sicurezza

La mielina aumenta la resistenza di membrana e dunque riduce la perdita verso l'esterno delle correnti elettrotoniche, rendendo la comunicazione più sicura. Inoltre, aumentando la costante di spazio, grazie alla mielina, la propagazione elettrotonica del potenziale d'azione arriva a toccare anche due o tre nodi di Ranvier alla volta perché, aumentando la costante di spazio questa può diventare anche 4 volte maggiore rispetto alla distanza dell'internodo; anche questo influenza sulla sicurezza perché, anche se un nodo è danneggiato, questo non influisce sulla propagazione del segnale.

• Risparmio energetico

Infine, la mielina consente anche un risparmio energetico. Il lavoro, ovvero l'ATP consumata, delle pompe Na/K dipende dalla quantità di cariche che hanno

è la velocità di propagazione del potenziale d'azione, è possibile comprendere l'importanza della mielinizzazione nel sistema nervoso. La mielina è una sostanza lipidica che avvolge gli assoni dei neuroni, formando una guaina isolante che favorisce la conduzione saltatoria del segnale nervoso. Durante un potenziale d'azione, gli ioni si spostano attraverso la membrana cellulare, generando un flusso di cariche elettriche. Nei neuroni mielinizzati, questo scambio ionico avviene solo nei nodi di Ranvier, interrompendo la mielina. Questo permette di risparmiare energia nel ripristinare lo stato iniziale della membrana e riduce la quantità di cariche che devono essere spostate per raggiungere la stessa differenza di potenziale. Inoltre, la mielinizzazione aumenta la velocità di propagazione del potenziale d'azione. Nei neuroni mielinizzati, il segnale salta da un nodo di Ranvier all'altro, mentre nei neuroni non mielinizzati il segnale si propaga lungo tutto l'assone. Di conseguenza, i neuroni mielinizzati hanno una velocità di propagazione maggiore (20-100 m/sec) rispetto ai neuroni non mielinizzati (0,5-2 m/sec). La importanza della mielinizzazione nel funzionamento del sistema nervoso è evidenziata dalle gravi conseguenze delle malattie demielinizzanti, come la sclerosi multipla, che provoca la distruzione della guaina mielinica. Queste malattie possono causare deficit neurologici significativi. Nell'uomo, esistono due tipi di fibre nervose: le fibre A mielinizzate e le fibre B non mielinizzate. Maggiore è il diametro dell'assone, maggiore sarà la velocità di propagazione del potenziale d'azione.sarà la sua velocità di conduzione, possiamo ordinare in base a ciò i vari tipi di assoni:

1. Assone mielinizzato con grande diametro (più veloce)
2. Assone mielinizzato con piccolo diametro
3. Assone non mielinizzato con grande diametro
4. Assone non mielinizzato con piccolo diametro (più lento)

LA MEMBRANA COME CIRCUITO RC (RESISTIVO - CAPACITATIVO) 21

Possiamo immaginare la membrana cellulare come uno strato dielettrico (ovvero isolante) fra due soluzioni ioniche conduttive (ovvero con cariche elettriche).

In questo senso è sia una resistenza, cioè impedisce il passaggio di cariche, che un capacitore (o condensatore), ovvero riesce a immagazzinare cariche ai suoi bordi (negative all'interno e positive all'esterno).

Quando la membrana viene attraversata da una variazione di potenziale, si creano due tipi di corrente:

• una resistiva legata all'apertura o alla chiusura di canali ionici e al conseguente passaggio di

cariche,à- una capacitiva legata all’accumulo di cariche sui bordi, accumulo che sarà maggiore ma anche più lungo aàrealizzarsi quanto più grande sarà la variazione di potenziale. Prima che la corrente riesca a fluire attraverso le resistenze, deve riarrangiare le cariche presenti sulla membrana. Se viene applicata una corrente alla membrana, questa funziona immediatamente come resistenza opponendo una certa resistenza finché la corrente non viene tolta. Come condensatore invece aumenta il potenziale progressivamente (ovvero tende ad accumulare cariche sulla superficie) e lo diminuisce quando la corrente viene tolta. La risultante di queste due componenti è data dall’iniziale corrente capacitiva, dovuta al riarrangiamento delle cariche sulle due facce della membrana, e dalla resistenza che aumenta progressivamente in base alle cariche che si riarrangiano. Il tempo necessario perché il potenziale arrivi al 63% del valore.

finale è detto costante di tempo τ; più è alta la costante di tempo e più tempo impiegherà la membrana a raggiungere un certo valore di potenziale e dunque anche più lentamente si propagherà un potenziale d'azione. Per spostare le cariche delle facce della membrana occorre tempo e questo sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà il numero di cariche accumulate, ovvero quanto maggiore sarà la capacità di membrana (C). La formula della costante di tempo è: M = % ∙ -. . Le costanti di spazio e di tempo si combinano tra di loro: più ci si allontana dal punto in cui si è generato il potenziale d'azione e più la sua forza si sarà attenuata, più ci si allontana dal punto in cui si è generato il potenziale d'azione e più aumenterà la costante di tempo perché la componente capacitiva sarà la stessa ma agirà su

Segnali più deboli

Quindi hanno effetto sui segnali analogici (elettrotonici / graduati): smussano e allargano le variazioni di potenziale indotte in un dato punto.

La trasmissione sinaptica

I neuroni non operano indipendentemente l'uno dall'altro. Le informazioni vengono continuamente scambiate attraverso sistemi di comunicazione tra neurone e neurone.

Questa trasmissione dell'informazione avviene al livello delle sinapsi, strutture specializzate costituite da:

• un terminale presinaptico sul terminale assonico (compartimento di uscita)
• un vallo sinaptico (lo spazio tra le due cellule)
• un terminale postinaptico sui dendriti o sul corpo cellulare (compartimento di entrata)

Sinapsi elettriche

Le sinapsi elettriche sono più comuni negli invertebrati, nei vertebrati si trovano nelle strutture sub-corticali.

Sono caratterizzate da continuità citoplasmatica tra cellule pre e post sinaptiche, ovvero

I citoplasma sono incomunicazione attraverso giunzioni comunicanti dette "gap juntions". La trasmissione del segnale (elettrica) è istantanea, può essere bidirezionale e avviene così velocemente perché gli ioni passano direttamente da un citoplasma all'altro. Vengono passati tutti i tipi di segnale, sia sotto-soglia (potenziali graduati) che sopra-soglia (potenziali d'azione), sia polarizzanti che depolarizzanti. Inoltre, vengono utilizzate nella sincronizzazione delle risposte nelle popolazioni neuronali, soprattutto quando sono necessarie risposte massive e immediate (come la fuoriuscita di inchiostro a scopo difensivo nell'Aplysia). Non consentono l'amplificazione del segnale. Ogni giunzione comunicante è formata da una coppia di emicanali (connessoni) costituiti da 6 subunità proteiche identiche (connessine) che si dispongono a formare un poro centrale, il quale mette in comunicazione il citoplasma delle cellule.

Attigue e permette quindi il passaggio di ioni. Le connessine hanno la capacità di chiudere il canale, ciò solitamente accade in caso di pH basso o alti livelli di calcio intracellulare, questo fenomeno è detto modulazione.

SINAPSI CHIMICHE

Le sinapsi chimiche sono comuni nei vertebrati. La loro trasmissione del segnale è più lenta e unidirezionale (dalla cellula presinaptica a quella postsinaptica). Gli elementi pre e post sinaptici sono separati dal vallo sinaptico.

In questo caso si ha un passaggio da un segnale di tipo elettrico a uno di tipo chimico che poi torna ad essere elettrico; ciò avviene tramite la liberazione di un neurotrasmettitore. Si ha inizialmente la depolarizzazione del presinaptico che causa la liberazione del neurotrasmettitore fino al vallo sinaptico e poi diffonde nel postsinaptico dove si lega a recettori specifici presenti sulla membrana. Questo causa una variazione di potenziale (depolarizzazione / iperpolarizzazione).

tempo necessario per la diffusione dei neurotrasmettitori nel vallo sinaptico e il tempo necessario per il loro captamento da parte del terminale postsinaptico. Durante questo processo, il segnale viene amplificato grazie alla presenza di recettori postsinaptici che possono essere attivati da più di una vescicola sinaptica. Le sinapsi chimiche sono fondamentali per la trasmissione dell'informazione tra i neuroni e permettono la comunicazione e il coordinamento delle attività neurali. Sono coinvolte in numerosi processi fisiologici, come la percezione sensoriale, il movimento muscolare e la memoria. In conclusione, le sinapsi chimiche sono caratterizzate dalla trasmissione di segnali attraverso il rilascio di neurotrasmettitori che agiscono sul terminale postsinaptico. Questo processo permette l'amplificazione del segnale e la trasmissione dell'informazione tra i neuroni.ati postsinaptici. Questo processo è fondamentale per la trasmissione del segnale nervoso da una cellula nervosa all'altra. Durante la sinapsi, il neurotrasmettitore viene rilasciato dalla cellula presinaptica e si diffonde nel vallo sinaptico. Qui, si lega ai recettori presenti sulla membrana della cellula postsinaptica. Questa interazione tra il neurotrasmettitore e i recettori attiva una serie di eventi biochimici che permettono il passaggio del segnale nervoso. Per formattare il testo utilizzando tag html, puoi utilizzare il tag

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Il neurotrasmettitore diffonde nel vallo sinaptico e si lega sui recettori postsinaptici. Questo processo è fondamentale per la trasmissione del segnale nervoso da una cellula nervosa all'altra.

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Durante la sinapsi, il neurotrasmettitore viene rilasciato dalla cellula presinaptica e si diffonde nel vallo sinaptico. Qui, si lega ai recettori presenti sulla membrana della cellula postsinaptica. Questa interazione tra il neurotrasmettitore e i recettori attiva una serie di eventi biochimici che permettono il passaggio del segnale nervoso.