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Appunti fisiologia dei sistemi

Appunti presi a lezione di fisiologia dei sistemi basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof. Rocchetti dell’università degli Studi di Milano Bicocca- Unimib, Facoltà di Scienze matematiche fisiche e naturali. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Fisiologia dei sistemi docente Prof. M. Rocchetti

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sintonizzazione indica i range di massima sensibilità del recettore perché dia una risposta in

funzione all’energia dello stimolo.

localizzazione: la proiezione delle informazioni nelle diverse stazioni di elaborazione

• consente al sistema nervoso centrale di individuare la sede di uno stimolo nel mondo

esterno. È codificata in base al campo recettivo del neurone sensoriale. Il campo recettivo di

un neurone è l’area della superficie sensoriale la cui stimolazione evoca una modificazione

della scarica del neurone. Maggiore sarà la dimensione del ricettore e maggiore sarà la

risoluzione. Test della discriminazione di due punti: capacità di discriminare due punti

come distinti.

1) Se vi è convergenza del segnale, il campo recettivo del neurone sono molto più grandi

2) l’inibizione laterale, migliora la localizzazione dello stimolo. Aumenta il contrasto tra i

campi recettivi più attivati e quelli vicini.

3) maggiore è la densità dei recettori, migliore la risoluzione perché più piccolo è il campo

recettivo

4) l’inibizione dei neuroni più lontani dallo stimolo aumenta il contrasto tra centro e

periferia della zona stimolata → localizzazione precisa dello stimolo

l’informazione proveniente da recettori sensoriali vicini è processata da regioni vicine della

corteccia. Nella mappa della superficie corporea che identifica gli input (o output) delle

diverse parti del corpo

l’intensità:

• 1) codifica di frequenza: riguarda il singolo neurone

2) codifica di popolazione: riguarda un insieme di neuroni, nel caso di stimoli molto

intensi.

La frequenza può essere associata all’intensità dello stimolo. l’intensità dello stimolo

potrebbe non avere un limite, la frequenza ha un limite. Non tutti i neuroni sensoriali

hanno la stessa soglia. l’intensità dello stimolo viene percepito nei 50% dei casi. Nel

grafico percentuale dello stimolo in funzione dello stimolo, si ha un andamento

sigmoidale. La soglia percettiva può cambiare. Le soglie sensoriali possono essere

alterate anche da parte di farmaci o fattori

emozionali/psicologici.

La conversione tra l’intensità dello stimolo e la

• frequenza dei potenziali d’azione avviene su scala

logaritmica.

S=Kln( I I 0)

/

1) S= sensazione (frequenza di AP) 27

2) I=intensità effettiva dello stimolo

3) I = intensità stimolo soglia

0

per cogliere uno stimolo di I superiore occorre superare una soglia ΔI ( ΔI/I=costante)

la durata: al perdurare di uno stimolo tutti i neuroni sensoriali si adattano (diminuzione della

• frequenza di scarica del potenziale d’azione). È segnalata dalla scarica della fibra afferente

che si continua con il recettore. Tuttavia i recettori presentano adattamento.

1) tonico: adattamento lento, al perdurare di uno stimolo la frequenza dei potenziali

d’azione si adattamento in modo lento. Recettori d’intensità: codificano meglio la durata

dello stimolo

2) fasico: adattamento rapido, scaricano solo all’inizio e alla fine dello stimolo. Recettori di

velocità in quanto sono importanti nel codificare la velocità di comparsa dello stimolo,

che non necessariamente deve essere istantanea.

tutto ciò porta alla percezione dello stimolo, che è la coscienza dello stimolo in seguito

all’elaborazione del SNC.

A livello corticale si ha una rappresentazione della superficie corporea, individua gli input o output;

28

Sensi somatici

Sensibilità:

esterocettiva: riguarda la relazione con il mondo esterno:

• generale: somatica, che riguarda la sensibilità tattile, nocicettiva e termocettiva.

◦ speciale: organi di senso

propriocettiva: propriocettore dei muscoli e dei tendini. Ci permette di rilevare la

• lunghezza muscolare e il tono muscolare

enterocettiva: viscerale

La sensibilità la possiamo dividere anche in

epicritica: permette di localizzare tramite contatto lo stimolo, vibrazioni, dettagli spaziali,

• discriminazione dei due punti, forma degli oggetti. È portata da fibre che sono incapsulate e

hanno strutture accessorie per la captazione dello stimolo e presentano mielina

esterocettiva

◦ propriocettiva

protopatica: temperatura e dolore. Sono fibre con terminazioni libere non dotate di

• mielina. Hanno bassa velocità di conduzione

Classificazione fibre nervose sensoriali

In base alla loro capacità di conduzione, le fibre possono essere classificate:

mielinate: portano informazioni tattili e propriocettive

• Aα: sono le più veloci perché hanno un diametro fino a 20micron

◦ Aβ

◦ Aδ:

non mielinate: fibre C, velocità di

• conduzione molto bassa

I recettori per il tatto sono fra i più

comuni recettori nel nostro organismo.

Essi si trovano sia nella cute sia nelle

regioni più profonde dell’organismo 29

esterocettori: meccanorecettori, ne esistono di 4 tipi a seconda che siano più superficiali o

• più profondi:

Meisner RA (superficiale): risponde alle vibrazioni. Recettore ad adattamento fasico.

◦ Sensazioni di contatto e di vibrazione. Si trova negli strati cutanei superficiali in

terminazioni incapsulate in tessuto connettivo.

Merkel LA (superficiale): risponde a delle pressioni statiche e continue. Recettore ad

◦ adattamento tonico. Sensazioni di pressione statica solo se frequenza di scarica maggiore

di 10Hz.

Pacini RA (profondi): più sensibile alle vibrazioni ad alta frequenza. Recettore ad

◦ adattamento fasico . Sono costituiti da terminazioni nervose incapsulate in strati di

tessuto connettivo; si trovano nel tessuto sottocutaneo, nei muscoli, nelle articolazioni e

negli organi interni.

Ruffini LA (profondi): più sensibile allo stiramento della cute. Recettore ad adattamento

◦ tonico

propriocettori:

• fusi muscolari in parallelo alle fibre contrattili, sono implicati nello stiramento

◦ muscolare

organo tendineo del Golgi in serie alle fibre contrattili, lo stimolo consiste nella forza

◦ sviluppata dal muscolo.

Termocettori: portano informazione sulla temperatura, sono recettori localizzate nel

• tessuto sottocutaneo

Fibre del caldo

▪ fibre del freddo

la frequenza di scarica delle fibre dipende dalla temperatura. Se si scende al di sotto dei

4 gradi o sopra i 45 gradi si attivano i nocicettori.

Nocicettori: non mielinati, terminazioni libere, liberano a livello del SNC glutammato.

• Sono sensibili al dolore e rispondo a stimoli nocivi:

istamina: rilasciato dalle cellule danneggiate

▪ prostaglandine: rilasciato dalle cellule danneggiate

▪ sostanza P: rilasciato dal neurone sensorilae primario

▪ +

K : rilasciato dalle cellule danneggiate

▪ bradichinina

▪ 30

acidità

▪ ATP

▪ 5-HT

▪ serotonina: rlascata dalle piastrine attivate dal danno

Queste sostanze chimiche, che mediano anche la risposta infiammatoria nel sito di

lesione, possono sia attivare dirittamente i nocicettori, sia sensibilizzali, abbassando la

loro soglia di attivazione. l’aumento della sensibilità al dolore nei siti di infiammazione

provoca il dolore infiammatorio.

Troviamo diversi tipi i nocicettori:

termici: temperatura compresa tra 4° e 45°. fibre Aδ sono fibre di piccolo diametro e

▪ mielinizzate

meccanici: fibre Aβ

▪ polimodali: fibre C (meccanici, termici e chimici, tali fibre presentano un diametro

▪ minore e non sono mielinizzate

Quando i nocicettori sono attivati possono essere percepite due sensazioni: dolore o

prurito. Il prurito deriva solo dai nocicettori cutanei ed è caratteristico di molte eruzioni

e altre malattie cutanee; tuttavia, il prurito può anche essere un sintomo di alcun

patologie sistemiche, per esempio la sclerosi multipla e il diabete mielito.

Abbiamo due tipi di risposte:

1. risposte riflesse di difesa che sono integrate a livello del midollo spinale

2. vie ascendenti alla corteccia che originano le sensazioni cosciente di dolore o prurito. Le

vie ascendenti del dolore incrociano la linea mediana nel midollo spinale e salgono al talamo

e poi alle aree sensoriali della corteccia. Queste vie mandano collaterali anche al sistema

limbico e all’ipotalamo; di conseguenza il dolore può essere accompagnato da reazioni

emotive negative e da una serie di reazioni vegetative quali nausea, vomito e sudorazione.

I neuroni sensoriali primari provenienti dai nocicettori terminano nel corno dorsale del midollo

spinale; qui essi fanno sinapsi su neuroni sensoriali secondari che proiettano all’encefalo oppure su

interneuroni per dare origine a circuiti locali.

Il controllo discendente viene attuato attraverso vie che dalla corteccia passano attraverso

l’ipotalamo e i tronco encefalico e vanno a inibire i neuroni nocicettivi presenti nel midollo spinale

Tipi di dolore:

somatico

• 31

viscerale

• misto

• riferito

• idiopatico (psicogeno)

Iperalgesia: risposta aumentata ad uno stimolo

normalmente doloroso

Analgesia: interruzione della trasmissione

dell’informazione verso il centro. Teoria del

gate control: delle scariche superficiali

analgesiche TENS; (cordo dorsale del midollo

spinale). Le fibre Aβ che portano informazioni

sensoriali di tipo meccanico contribuiscono a

bloccare la trasmissione del dolore. Le Aβ fanno

sinapsi sui neuroni inibitori, potenziandone

l'attività. Se arrivano simultaneamente stimoli al

neurone inibitorio dalle fibre Aβ e , la risposta

integrata è una particolare inibizione della via

ascendente del dolore, quindi il dolore percepito

dal cervello è ridotto

Con le Tens si tende a stimolare le Aβ. 02/11/2016

I classici analgesici sono i farmaci appartenenti alla famiglia degli oppiacei, sono sostanze che

stimolano altre sostanze endogene che

hanno un’azione simile a quelle degli

oppiacei e oppioidi. Il nocicettore, a

livello del corno dorsale del midollo

spinale, il neurone proiettivo e dei neuroni

discendenti i quali rilasciano, a livello

delle zone sinaptiche queste sostanze. Tali

sostanze agiscono secondo un

meccanismo che può essere pre o post

sinaptico. La fibra discendente va a

regolare la sinapsi tramite la stimolazione

da rilascio di sostanza come le encefaline

che presentano dei recettori: sia sul

terminale della fibra C, sia sul corpo

cellulare del corpo proiettivo. Sono stati

32

identificati tre classi di oppioidi endogeni: le encefaline, β-endorfina, le dinorfine. La morfina

agisce mimando l’azione degli oppioidi endogeni.

Inibizione della trasmissione in quanto iperpolarizzando il corpo cellulare diminuisce la probabilità

di genesi del dolore.

Inibizione post sinaptica: neurotrasmettitore viene liberato e depolarizza la memebrana post

+ 2+

sinaptica liberando dei EPSP (apertura dei canali cationici Na o Ca ), alcuni neurotrasmettitori

iperpolarizzano IPESP dovuti all’apertura dei canali oppure attiva un pathway intracellulare che

varia l’apertura dei canali. Per generare una iperpolarizzazione i neurotrasmettitori, le encefaline,

- +

stimoleranno i canali del Cl o del K . La memebrana in modo passivo iperpolarizza in modo

proporzionale alla quantità di neurotrasmettitore che viene generato. L’effetto è di inibizione della

trasmissione del segnale verso i centri del neurone proiettivo

Inibizione pre-sinaptica: Il neurotrasmettitore si lega ai suoi recettori generando un

iperpolarizzazione, tendendo a portarlo negativo del portale presinaptico. Un neurotrasmettitore che

causa un’iperpolarizzazione del terminare causa la liberazione del neurotrasmettitore. Meno

neurotrasmettitore meno probabilità che il segnale vada verso i centri superiori.

La morfina si lega agli stessi tipi di recettori degli oppiacei endogeni. I recettori mu si trovano sia

sul terminale pre che sul terminale post. Il meccanismo di analgesia è molto simile a quello

endogeno grazia ad un’inibizione pre e post sinaptica

Dolore riferito: i neuroni centrali interpretano i segnali come provenienti dalla superficie corporea.

(es anginapepctoris che viene percepito come un dolore

superficiale). Al corno dorsale del midollo spinale arrivano sia

fibre viscerali che fibre nervose cutanee che prendono contatto

con gli stessi neuroni proiettive e il SNC interpreta l’informazione

solo come cutanea. Il cervello con l’abitudine ha imparato ad

associare il dolore di una determinata via con una regione cutanea

o di una zona profonda e ciò dipende da come convergono le

informazione sui neuroni proiettivi (teoria della convergenza=

convergenza del segnale cutaneo con quello viscerale).

33

Vie del sistema somatosensoriale

1) sistema delle colonne dorsali: sensibilità tattile

discriminativa (epicritica= tatto fine), pressoria,

vibratoria e propriocettiva. Si formano due colonne

di fibre. I neuroni sensoriali, i cui corpi si trovano

nei gangli della radice dorsale, entrano nel midollo

ma non stazionano, in quanto ascendono fino al

bulbo, omolateralmente (dalla stessa parte). Cellule a

T sensoriali di primo ordine, raggiungono la prima

stazione che è situata nel bulbo. Qui parte il neurone

di secondo ordine che decussa e raggiunge il talamo

e dal talamo si origina quella di terzo ordine che va

alla corteccia somatosensoriale.

Neurone I ordine al nucleo gracile e cuneato

• neurone di II ordine al talamo (VPL)

• controlaterale

neurone di III ordine alla corteccia

• somatosensoriale (SI)

L’informazione che riguarda la parte inferiore del

corpo viaggia medialmente e raggiunge il nucleo

gracile, mentre l’informazione che riguarda la parte

superiore del corpo viaggia lateralmente e quindi

raggiunge il cuneato. Il neurone di secondo ordine

parte da questi nuclei e decussa e ascende verso il

talamo, al nucleo ventrale posterolaterale VPL. A

livello del talamo controlaterale si ha che a livello

laterale si trova l’informazione della parte

superiore del corpo e nel bulbo raggiunge il cuneato, mentre a livello mediale si ha la parte

inferiore del corpo. La corteccia è costituita da 6 strati e il segnale di input arriva al quarto

strato mentre l'output parte dalle cellule piramidali. Aree associative

unimodali: se ricevono informazioni sensoriali dello stesso tipo

• multimodali: se ricevono informazioni in modalità diverse.

Ciò serve per avere un’integrazione sensoriale del segnale.

Oltre alla via spinotalamica è importante anche la via spinoreticolare o spinomesencefalica

2) sistema anterolaterale: sensibilità dolorifica, termica e tattile grossolana (protopatica).

Prende questo nome perché l’informazione decussa subito, passa anterolateralmente. Fibre a

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T, con il corpo cellulare nei gangli della radice dorsale, entra nel midollo a livello del corno

dorsale e fa sinapsi con il neurone di secondo ordine il quale decussa direttamente a livello

del midollo, che ascende e raggiunge il talamo da cui parte il neurone di terzo ordine.

La corteccia somatosensoriale è quella parte del cervello che riconosce dove originano le vie

sensitive ascendenti. 35

L’udito

Suono: onda pressoria di compressione o rarefazione dell’aria che si propaga in ambiente aereo o in

un fluido. Perturbazione meccanica che si propaga in un fluido.

L’orecchio è un organo di senso specifico per due funzioni distinte: udito ed equilibrio. Può essere

diviso in:

Orecchio esterno: cattura l’energia meccanica ed è pieno d’aria. È costituito dal padiglione

• auricolare e dal condotto uditivo esterno. Il condotto uditivo è chiuso alla sue estremità

interna da un sottile foglietto di tessuto detto membrana timpanica. La memebrana

timpanica separa l’orecchio esterno dall’orecchio medio,

Orecchio medio: trasmette e traduce l’onda dal timpano verso l’orecchio interno verso la

• coclea. l’orecchio medio è una cavità contenente aria che si connette col nasofaringe per

mezzo della tuba di Eustachio. Prima di raggiungere l’orecchio interno il segnale deve

essere amplificato in quanto vi è il liquido. L’amplificazione avviene grazie alla catena

ossiculare costituita da martello, incudine e staffa. La base della staffa aderisce alla

memebrana delle finestra ovale, una piccola apertura che separa l’orecchio medio

dall’orecchio interno.

Orecchio interno: trasduce il suono da energia meccanica a energia elettrica ed è pieno di

• liquido. È costituito da due strutture principali: l’apparato vestibolare e la coclea. Il

complesso vestibolare dell’orecchio interno è responsabile del controllo dell’equilibrio. La

coclea contiene i recettori sensoriali per l’udito. l’orecchio interno è innervato dai rami

dell’VIII nervo cranico (nervo vestibolare)

L’orecchio esterno è in grado di convogliare l’onda sonora verso l’orecchio medio. L’orecchi medio

è in combinazione con la bocca, tramite la tromba di Eustacchio. nell’orecchio esterno e interno c’è

aria, mentre nell’orecchio interno vi è acqua.

Il suono è prodotto dalle vibrazioni di un mezzo elastico (aria, legno..). Le onde sonore possono

essere descritte i termini di frequenza ed

ampiezza. La maggio parte dei suoni è il

risultato della sovrapposizione di un

numero infinito di onde con frequenza e

ampiezza variabili.

Caratteristiche dell’onda

Frequenza: tono, che si misura in

• Hz. Per misurare la frequenza

misura la lunghezza d’onda. 36

Intensità: è una funzione dell’ampiezza del suono. L’intensità viene misurata in unità

• 2

chiamate decibel (dB) su una scala logaritmica. Si misura in Pascal (N/m ) riferito alla

pressione di riferimento, che è la soglia udibile (20μPa). L’intensità del suono si misura i

LPS (sound pressure level) che è una funzione logaritmica che è un rapporto tra la pressione

X su quella di riferimento

soglia di udibilità 0dB

• soglia del dolore 120dB

Timbro: è l’espressione soggettiva della forma delle onde sonore. Dipende dal numero di

• armoniche presenti

La coclea è in grado di trasdurre da 20 a 20mila Hz.

La coclea

Composta essenzialmente da una spirale ossea collegata ad una canale

cocleare. Compie 2 giri e 3-4 attorno al proprio asse che prende il

nome di modiolo. Il canale cocleare è diviso longitudinalmente da due

membrane, la memebrana basilare e la memebrana vestibolare o di

Raissner.

È divisa in tre scale

superiore o dotto vestibolare: è in continuo con il dotto

• timpanico e si connettono a livello dell’apice della coclea per

mezzo di una piccola apertura detta elicotrema.

inferiore o dotto timpanico: ha una via di sfogo verso l’orecchio medio grazie alla finestra

• rotonda.

Media o dotto cocleare: a

• livello della scala media si

ha l’organo del corti

Esistono due membrane:

membrana basilare: che

• separa la scala media da

quella timpanica. È la

membrana sui cui poggia la

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scala media. Sulla membra basilare poggia l’organo del corti, responsabile della trasduzione

del segnale

membrana di Raissner: separa la scala media dalla scala vestibolare.

La stria vascularis: insieme di cellule per la secrezione di ioni potassio. Le scale inferiori e

superiori contengono perilinfa, mentre la scala media contiene endolinfa; ciò perché variano le

concentrazioni ioniche. Viene definito come endolinfa perché simile ad un ambiente intracellulare,

+ +

ad elevate contenuti di K e basse di Na .

La membrana basilare, quando l’onda pressoria raggiunge l’orecchio interno, oscilla in

determinati punti specifici. l’oscillazione non è generalizzata. Con l’oscillazione della membrana

basilare oscilleranno anche le cellule ciliate. Durante una fase di compressione, la staffa spinge

verso l’interno; durante la rarefazione

dell’aria, la staffa tira verso l’orecchio

medio. Pertanto, reagisce alla pressione

esercitata dall’onda sonora creando

un’onda progressiva che si sposta dalla

finestra ovale all’apice. Lo spostamento

massimo dipende dalla frequenza del

suono: alte frequenze: massimo vicino

• alla finestra ovale

basse frequenze: massimo vicino

• all’apice.

Alla base della membrana basilare è

stretta e rigida; all’apice è molto più

flessibile e larga, ciò garantisce una risposta in modi diversi seconda del tono dell’onda.

La porzione apicale, che è più flessibile è sensibile ai toni bassi. Già a livello dell’orecchio interno

possiamo costruire delle mappe: mappe tonotopiche.

Organo del Corti

L’organo del Corti giace lungo la memebrana basilare ed è parzialmente coperto da una sottile

membrana, la memebrana tettoria: entrambe sono membrane flessibili che si muovno in seguito al

propagarsi delle onde nel dotto vestibolare.

É costituito da vari tipi cellulari, in particolar modo da cellule ciliate esterne che formano tre file e

una fila di cellule ciliate interne. Le cellule ciliate sono in stretto contatto con la membrana tettoia e

presentano sulla superficie apicale le stereociglia. Le stereociglia delle cellule cigliate sono unite

l’una dall’altra da ponti proteici, che si comportano come piccole molle e sono connessi a speciali

“porte” che aprono e chiudono dei canali ionici nella memebrana delle ciglia.

38

Le cellule ciliate esterne sono più numerose ma svolgono un ruolo diverso nella trasduzione

ungendo da amplificatori grazie a particolari proteine motrici. L’azione di queste proteine allunga la

cellule. La cellula allungata amplifica l’onda sonora costringendo le cilia delle cellule interne a

flettersi maggiormente. Le cellule sensoriali non sono dotate di assone e fanno contatti sinaptici con

le fibre sensoriali afferenti.

I neuroni sensoriali del corti di tipo II prendono contatto con le cellule ciliate esterne. I neuroni

sensoriali escono a livello del ganglio spirale formando il vestiboloclocleare che costituiscono il VII

nervo cranico.

La cellula ciliata è dotata di ciglia disposte a V orientate verso un ciglio sempre più grande e le

ciglia sono collegate tra loro da tip-link. Le ciglia sono bagnate da endolinfa e poggiano sulla

membrana tettoia. È importate che non vi sia comunicazione paracellulare.

La direzione di scivolamento:

direzione eccitatoria: se si spostano verso il ciglio più grande

• direzione inibitoria

• 03/11/16

La trasduzione del suono

L’udito è un senso complesso, che coinvolge la trasformazione dell’energia delle onde aeree in

vibrazioni meccaniche, quindi in onde liquide, poi in segnali chimici, e infine in potenziali d’azione.

1) Le onde sonore che arrivano all’orecchio esterno procedono lungo il condotto uditivo

esterno fino a colpire la memebrana del timpano, dove danno origine a vibrazioni della

memebrana stessa.

2) Le vibrazioni vengono trasferite al martello, poi all’incudine e alla staffa. La sistemazione

dei tre ossicini amplifica la vibrazione in modo che venga ridotta la perdita di energia sonora

a causa dell’attrito. Quando vibra l’ultimo degli ossicini, la staffa, questo trasmette la

vibrazione a una sottile membrana a cui è attaccato e che occupa la finestra ovale

3) le vibrazioni alla finestra ovale vengono convertite in onde liquide nei canali della coclea,

ma l’energia delle onde liquidi si dissipa di nuovo nell’aria dell’orecchio medio attraverso la

finestra rotonda. Le onde spingono sulle membrane flessibili del dotto cocleare e piegano le

cellule cigliate, i recettori uditivi, che si trovano nel dotto. Questo spostamento provoca il

rilascio di neurotrasmettitore da parte delle cellule cigliate sui neuroni sensitivi primari.

4) Il legame del neurotrasmettitore sui neuroni sensoriali provoca dei potenziali d’azione che

trasmettono informazioni sonore codificate attraverso il nervo cocleare, che fa parte

dell’VIII nervo cranico, fino all’encefalo 39

Quando le onde deflettono la memebrana basilare piegando le ciglia in direzione del ciglio più alto,

i ponti a molla attivano l’apertura di altri canali, perciò entrano cationi nella cellula, che quindi si

depolarizza. Si aprono i canali voltaggio-dipendenti

2+

MET per il Ca , il rilascio di neurotrasmettitore

aumenta e il neurone sensoriale aumenta la propria

frequenza di scarica. Quando la memebrana tettoria

spinge le ciglia in direzione opposta al ciglio più alto,

i ponti elastici si rilasciano e tutti i canali ionici si

chiudono, quindi l’ingesso e tutti i canali ionici

rallenta e la membrana si iperpolarizza; di

conseguenza viene rilasciato meno

neurotrasmettitore, e il neurone sensoriale primario

riduce la propria frequenza di scarica. In questo modo

la vibrazione delle onde che raggiungono l’orecchio

interno viene trasformata in potenziali d’azione che

viaggiano verso il SNC. 40

41

1) In condizioni di riposo le molle di gating sono sottoposte a una tensione sufficiente per

aprire parte dei canali MET, generando una corrente stazionaria.

2) In seguito a flessione delle stereociglia in direzione eccitatoria, i canali MET si aprono e la

corrente di recettore raggiunge il valore di picco.

3) Quando le stereociglia sono flesse per tempi prolungati, il complesso motore si stacca

dall’actina e scivola lungo lo stereociglio, riducendo la tensione nelle molle di gating e

chiudendo i canali MET.

4) Al termine dello stimolo meccanico il complesso motore si trova più in basso di quanto non

fosse prima dello stimolo stesso a causa dello scivolamento. Questo provoca una riduzione

transiente della corrente MET al di sotto del valore di riposo. La tensione di riposo viene poi

ripristinata per l’azione di scalamento della miosina.

A riposo, la tensione del legamento apicale mantiene miosine attaccate all’actina. Quando si applica

uno stimolo meccanico eccitatorio, la maggiore tensione applicata al legamento apicale stacca altre

miosine dall’actina, trascinandole verso la base dello stereociglio. La velocità di trascinamento

dipende dalla frequenza con cui le miosine staccate formano nuovi legami con l’actina. Quando si

applica uno stimolo inibitorio, invece, la tensione si riduce e le miosine possono iniziare nuovi cicli

motori.

Il sistema uditivo elabora le onde sonore per poterle

distinguere in base ad altezza, intensità e sede. La

localizzazione del suono è una funzione complessa

che richiede informazioni sensoriali provenineti da

entrambi gli orecchi e una sofisticata elaborazione da

parte del SNC, mentre l’elaborazione iniziale di

altezza e intensità si verifica a livello della coclea di ciascun orecchio.

42

La depolarizzazione attiva il glutammato e porta alla genesi del potenziale d’azione. I recettori per il

glutammato possono essere di due tipi: ionotropici o metabotropici. Registrazioni in vivo hanno

evidenziato come la cellula si depolarizza e iperpolarizza rispetto al potenziale a riposo (-70mV) in

relazione alla piega delle stereociglia. La piega delle stereociglia riflette fedelmente il timing e

l’intensità del suono

La localizzazione della sorgente sonora è un compito integrativo che viene svolto dal SNC e

richiede la presenza di informazioni provenienti contemporaneamente da entrambi gli orecchi. A

meno che il suono non derivi da una sorgente posta direttamente di fronte al soggetto, non

raggiungerà entrambi gli orecchi nello stesso momento. Il sistema uditivo codifica l’intensità in due

modi: frequenza di scarica

• numero di cellule ciliate attivate

Quando lo stimo è intenso la membrana basilare vibra maggiormente e il piegamento arriva vicino

all’apice della coclea. La codifica per la frequenza avviene per tonotopia e ancoraggio di fase.

L’ancoraggio di fase indica che le cellule ciliate scaricano in corrispondenza con una precisa fase

dell’oda sonora.

Via uditiva

Dopo che la coclea ha trasformato le onde sonore in segnali elettrici, i neuroni sensoriali trasportano

l’informazione all’encefalo. Il nervo cocleare si unisce a quello vestibolare e forma l’VIII paio di

nervi cranici, che proietta al bulbo. A questo livello, i suoni provenienti da ciascun orecchio sono

trasmessi ai nuclei cocleari, sia ipsilaterali sia controlaterali; di conseguenza ogni lato dell’encefalo

riceve informazioni da entrambi gli orecchi. I tratti ascendenti dal bulbo si dividono e vanno in tre

direzioni: la via uditiva principale fa sinapsi con i nuclei del mesencefalo e del talamo prima di

proiettare nella corteccia uditiva, mentre le vie collaterali portano segnali alla formazione reticolare

e al cervelletto.

Nervo cocleare VIII

• nuclei cocleari del ponte e nuclei dell’oliva

• collicolo inferiore (mesencefalo)

• nuclei genicolati mediali (talamo)

• corteccia uditiva (lobo temporale)

→ elaborazione tronco-encefalica: ricostruzione caratteristiche

complesse del suono (composizione, localizzazione)

→ elaborazione coclea: frequenza e intensità. 43

Nella corteccia è presenta una rappresentazione tonotopica dove le basse frequenze sono in

posizione rostrale/laterale e le alte in posizione caudale/mediale. l’area uditiva primaria presenta

una precisa organizzazione tonotopica. nell’emisfero sinistro le aree uditive secondarie confinano

con le aree corticali deputate al linguaggio. La regione corrisponedte all’area di Wernicke

nell’emisfero destro è meno sviluppata

Percezione spazio uditivo

localizzazione di una sorgente sonora

• il meccanismo fondamentale si basa sul fatto di avere due orecchie

• tramite l’ascolto binaurale il sistema percettivo è in grado di confrontare le caratteristiche

• fisiche del suono che perviene alle due orecchie e di ricavare, da tale confronto,

informazioni sulla posizione della sorgente che l’ha generato.

I segnali che arrivano alle due orecchie presentano delle differenze.

Ascolto binaurale

Differenza di tempo:

La distanza dalla sorgente sonora delle due orecchie è diversa, e ciò si traduce in una

• differenza nel tempo di arrivo di ciascun segnale

naturalmente ciò implica una differenza di fase in quanto ritardo in tempo e differenza di

• fase sono intrinsecamente correlate

Differenza di ampiezza

le ampiezze dei due segnali sono diverse sia perché l’ampiezza diminuisce all’aumentare

• della distanza sia perché il segnale che deve raggiungere l’orecchio più lontano deve

aggirare l’ostacolo della testa e nel fare ciò perde energia.

Inoltre l frequenze più alte non riescono a superare l’ostacolo quindi i due segnali

• differiranno anche per il contenuto in frequenza.

Questo è il motivo per cui risulta difficile individuare la direzione di provenienza delle basse

• frequenze: questo sono in grado di oltrepassare gli ostacoli senza una perdita di energia

rilevante e dunque i suoni che arrivano alle due orecchie sono pressoché identici

Differenza nel contenuto armonico

una delle due onde deve “girare attorno” alla testa per raggiungere l’orecchio più lontano

• ciò comporta una leggera perdita sulle alte frequenze a causa della diffrazione

• 44

Il sistema visivo

L’occhio è un recettore sensoriale che concentra la luce su una superficie sensibile ai raggi luminosi

(la retina) per mezzo di una lente (il cristallino) e un’apertura (la pupilla) il cui diametro può essere

modificato al fine di controllare l’intensità della luce che entra. L’occhio è protetto in una cavità

ossea, l’orbita, che è formata dalle ossa facciali del cranio. Le strutture esterne accessorie

all’occhio comprendono sei muscoli oculari estrinseci che si ancorano alla superficie esterna del

bulbo oculare e provocano i movimenti del bulbo stesso. Le palpebre, superiore e inferiore, si

chiudono sulla superficie anteriore dell’occhio; l’apparato lacrimale, un sistema di ghiandole e dotti

che permetto alla superficie dell’occhio di restare umida e libera da detriti.

Radiazione elettromagnetica: spettro della luce visibile da 400-700 nm (da blu a rosso). Quest'onda

deve colpire la retina.

Bulbo oculare

Il bulbo oculare costituito da due camere una anteriore e una posteriore separate da una lente, il

cristallino. Il cristallino è un disco trasparente, sospeso da legamenti che costituiscono la zonula,

che serve a mettere a fuoco il cristallino. La camera anteriore, localizzata davanti al cristallino,

contiene umore acqueo, che è un liquido povero di proteine simile al plasma, secreto dall’epitelio

ciliare che sostiene il cristallino. Dietro al cristallino c’è invece una camera moto più grande

occupata dal corpo vitreo (o umore vitreo), una matrice gelatinosa e trasparente che contribuisce a

mantenere la forma dell’occhio. La parete esterna dell’occhio, la sclera è costituito da tessuto

connettivo. 45

La luce entra nell’occhio attraverso la cornea, un disco di tessuto trasparente situato sulla superficie

anteriore e che si continua con la sclera. Dopo aver attraversato l’umore acqueo, la luce passa

attraverso la pupilla e colpisce il cristallino, che presenta due superfici convesse. La cornea e il

cristallino insieme fanno deviare i raggi luminosi e li concentrano sulla retina; la retina è la

memebrana che riveste la superficie interna dell’occhio ed è sensibile alla luce, in quanto contiene i

fotorecettori.

La retina risulta essere attraversata da piccole arterie e vene che escono come raggi da una macchia

chiara, il disco ottico. Il disco ottico corrisponde al punto in cui gli assoni originati dalle cellule

gangliari della retina si riuniscono a formare il nervo ottico e lasciano l’occhio. Lateralmente al

disco ottico si trova un piccolo disco scuro, la fovea questa, insieme al sottile anello di tessuto che

la circonda, la macula, è la regione della retina con la maggiore acuità visiva.

Il nervo ottico di ogni occhio si dirige verso il chiasma ottico. Dopo aver fatto sinapsi nel corpo

genicolato laterale del talamo, la via visiva termina nel lobo occipitale a livello della corteccia

visiva. Vie collaterali arrivano dalla retina al mesencefalo, dove fanno sinapsi con neuroni efferenti

che controllano il diametro pupillare e i movimenti oculari

Il bulbo oculare è costituito da tre grandi strati, in base al cambiamento del tessuto.

1) Stato esterno connettivale (ant/post: cornea, sclera, dura madre): la cornea è solo nella

porzione anteriore(fibrosa), deve essere anche altamente permeabile e favorire la protezione.

La sclera e la dura madre sono posteriore nello strato esterno.

2) Strato intermedio UVEA vascolarizzato (iride, corpo ciliare, coroide) per nutrire l’occhio e

assorbire la luce che non va ai fotorecettori. corpo ciliare utile per regolare la convessità del

cristallino, L'iride può regolare il diametro della pupilla o foro centrale. Muscoli che sono

innervati sono regolati dal simpatico e parasimpatico. Infatti due muscoli distinti, muscoli

radiali o circolari la cui contrazione è regolata o da simpatico o dal parasimpatico.

3) Internamente troviamo la retina (nervoso)

L'onda elettromagnetica deve passare da una serie di lenti. I raggi luminosi divergenti devono essere

curvati verso l’interno per essere focalizzati:

pupilla: regola la quantità di luce variando il diametro (contrazione SN parasimpatico

• muscolo costrittore, dilatazione SN simpatico muscolo radiale)

lenti dell’occhio (trasparenti)

• cornea (collagene)

• cristallino (cellule allungate disposte a cipolla ricche di proteine)

Quando la luce penetra nell’occhio, prima di colpire la retina attraversa la cornea e il cristallino.

Quando i raggi luminosi passano dall’aria in un mezzo con una differente densità vengono deviati,

46

cioè rifratti. La luce che entra nell’occhio viene rifratta due volte: circa due terzi della rifrazione si

hanno quando attraversa la cornea, il rimanente terzo quando attraversa il cristallino.

L’angolo di rifrazione (cioè l’angolo del quale i raggi luminosi vengono deviati) dipende da due

fattori:

1) la differenza di densità tra i due mezzi

2) l’angolo con cui i ragi luminosi colpiscono la superficie del mezzo entro cui stanno entrando

La riflessione è tipica della sostanza opaca, la rifrazione è tipica di una sostanza trasparente, in base

alla natura della sostanza.

I raggi colpiscono il bulbo paralleli e rifratti sulla pupilla colpiscono la retina in un punto preciso, il

punto focale. La distanza dal cristallino è detta distanza focale. Il cristallino ci permette di mettere

a fuoco l'immagine sulla retina in base alla distanza dall'occhio. E' una lente convessa. Il punto

focale può divenire posteriore, affinché la distanza focale

sia mantenuto costante deve essere variata la curvatura

della lente.

Definizione di lente: La lente è un oggetto trasparente

delimitato da due superfici curve che deviano i raggi

luminosi in funzione del suo indice di rifrazione e della

curvatura.

Lente concava:i raggi tendono a divergere

• Lente convessa: i raggi convergono in un punto

• detto punto focale. L'aumento della curvatura è

detta Accomodazione.

L'immagine può essere focalizzato anteriormente e

posteriormente. Ipermetriopia dipende dalla forma del

bulbo oculare e l'immagine è focalizzata dietro la retina

(nei bambini, con la crescita si sistema), è fisiologica; la

miopia è dovuta all'immagine focalizzata dietro alla

retina, ma non dovuta alla modificazione del bulbo,

corretta solo con l'uso di una lente.

I raggi provenienti da una sorgente di luce lontana sono

paralleli quando raggiungono l’occhio. I raggi provenienti

da una sorgente di luce vicina stanno ancora divergendo quando raggiungono l’occhio. Una lente di

un determinato potere di rifrazione ha bisogno di una distanza maggiore per convergere i raggi

provenienti da una sorgente vicina rispetto alla distanza necessaria per far convergere quelli

paralleli provenienti da una sorgente lontana. Per mettere a fuoco le sorgenti di luce sia lontane sia

47

vicine nella stessa distanza (la distanza tra il cristallino e la retina), deve essere utilizzata una lente

più potente per la sorgente vicina.

Il cristallino è convesso su entrambe le superfici e la sua capacità di rifrazione aumenta con

l’aumentare della curvatura. Con la messa a fuoco di un oggetto, diventa più convesso e rifrange

maggiormente i raggi luminosi. Tale aumento della curvatura è detto accomodazione.

Si parla di due punti:

Il punto remoto è la distanza minima per la messa a fuoco senza accomodazione

• Il punto prossimo: è la distanza minima per la messa a fuoco con accomodazione

La minor distanza a cui si può trovare u oggetto che possa essere messo a fuoco è detta punto

vicino.

I circuiti retinici trasmissione longitudinale, cellula gangllionale che forma il nervo ottico: circuito

longitudinale

strato esterno fotorecettori ,strato nucleare interno contiene le bipolari, strato delle cellule

ganglionari.

Plessiformi interno (cellule amacrine per le cellule orizzontali) ed esterno (cellule orizzontali)

Fotorecettori

sono di due tipi coni e

bastoncelli. La funzione è

quella di trasdurre un segnale

visivo in elettrico.

I bastoncelli sono più

numerosi tranne che a livello

della fovea, dove ci sono

esclusivamente coni. I

bastoncelli sono efficienti in

condizioni di luce scarsa

(visione scotopica) e quindi

permettono la visione

monocromatica notturna,

quando tutti gli oggetti

vengono visti in bianco e nero

invece che a colori.

I coni sono responsabili della maggiore acuità visiva e della visione dei colori durante il giorno, o

comunque a elevati livelli di luce (visione fotopica).

48

I due tipi di fotorecettore presentano la stessa struttura:

1) un segmento estero in continuità con l’epitelio pigmentato della retinale

2) un segmento interno che contiene il nucleo cellulare e gli organelli deputati alla sintesi

dell’ATP e delle proteine

3) un segmento basale che fa sinapsi con le cellule bipolari

I pigmenti visivi, sensibili alla luce, sono legati alla memebrana cellulare nei segmenti esterni dei

fotorecettori. Questi pigmenti avviano il processo di trasduzione che trasforma l’energia luminosa

in variazione del potenziale di memebrana. I bastoncelli contengono solo un tipo di pigmento

visivo, la rodopsina, mentre i coni possiedono tre pigmenti differenti correlati alla rodopsina. I coni

sono responsabili della visione dei colori e contengono pigmenti visivi che vengono eccitati alla

luce di differente lunghezza d’onda

I coni sono di tre tipi: L: rossi poiché la conopsina avrà uno spettro di assorbimento spostato in

rosso, gli S: sensibili nel blu e medium: verde. La diversa sensibilità dipende dalla diversa reazione

retinale e fotosensibili.

I coni sono situati nel punto di max acuità visiva cioè nella fovea. Questa è situata nel punto cieco

dove non ci sono recettori perché c'è l'uscita del nervo ottico. Rappresenta il centro del campo

visivo, non ci deve essere nessuna convergenza del segnale. A differenza dei bastoncelli che si

trovano di più nella retina laterale alla fovea. I bastoncelli convergono il segnale sulla stessa cellula

ganglionare. Il numero dei fotorecettori per un determinato stimolo, sono di numero superiori

rispetto alle cellule ganglionari. I bastoncelli sono più sensibili a colori tenui, perché c'è questa

convergenza del segnale. Quindi visione notturna migliore, mentre nei coni siccome non c'è

convergenza ci sarà maggior capacità visiva dei colori.

Caratteristiche coni e bastoncelli

1)diversa sensibilità alla luce:

elevata capacità visiva e bassa sensibilità: coni

• elevata sensibilità e bassa capacità visiva: bastoncelli

2) distribuzione

coni sono pochi nelle due emiretine e picco nella fovea

• i bastoncelli sono più presenti nelle due emiretine, ma non nella fovea

Il glutammato può eccitare o inibire la cellula bipolare. Questo perché l'effetto dipende, non dal

neurotrasmettitore perché è sempre quello, ma dal tipo di recettore che trova: Ionotropici e

metabotropici. Le cellule bipolari e fotorecettori non fanno potenziale d'azione. Sono composti da

un segmento esterno, interno e terminazione sinaptica.

49

All'esterno del segmento esterno ci sono dischi contenenti la rodopsina. Nei coni i dischi sono

estroflessioni aperte, nei bastoncelli ci sono dischi chiusi.

Le cellule dell'epitelio pigmentato generano dischi, grazie ad attività fagocitaria.

Trasduzione

La trasduzione dell’energia luminosa in energia elettrica, e infine in potenziali d’azione, ha luogo

quando la luce stessa colpisce la retina, che è la struttura sensoriale dell’occhio. La porzione

fotosensibile della retina è rivestita da uno strato epiteliale di colore nero, detto epitelio

pigmentato. La funzione è quella di assorbire tutti i raggi luminosi non catturati dai fotorecettori,

impedendo che la luce venga riflessa all’interno dell’occhio ed evitando quindi la distorsione

dell’immagine visiva.

I fotorecettori anziché trovarsi a livello superficiale, dove i fotoni potrebbero colpirli subito, sono

localizzati dietro, vicino all’epitelio pigmentato, e la loro estremità fotosensibile è posta a contato

con l’epitelio pigmentato. l’unica eccezione a questa regola si trova in una piccola regione della

retina detta fovea (fossetta). In questa area, i fotorecettori ricevono direttamente i raggi luminosi

perché i neuroni degli strati sovrastanti sono spostati di lato. La fovea e la macula ce la circonda

sono le zone con la maggiore acuità visiva, e costituiscono il centro del campo visivo.

L’informazione sensoriale sullo stimolo luminoso passa dai fotorecettori alle cellule bipolari e

quindi alle cellule gangliari. Gli assoni delle cellule gangliari formano il nervo ottico, che lascia

l’occhio a livello del disco ottico. Poiché il disco ottico è privo di fotorecettori, le immagini che

vengono proiettate su di esso non vengono viste, dando origine alla cosiddetta macchia cieca.

Una delle caratteristiche distintive dell’elaborazione del segnale nella retina è la convergenza,

mediante la quale molti neuroni fanno sinapsi su un’unica cellula postsinaptica. l’elaborazione

retinica viene compiuta anche grazie a due ulteriori tipi cellulari: le cellule orizzontali, che fanno

sinapsi sui fotorecettori e sulle cellule bipolari, e le cellule amacrine, che mettono in

comunicazione le cellule bipolari con le cellule gangliari.

50 07/11/2016

Fototrasduzione

La rodopsina è formata da due

molecole: l’opsina, una proteine

intrinseca della memebrana dei

dischi, e il retinale, un derivato

della vitamina A, che è la

porzione del pigmento che assorbe

effettivamente la luce. In assenza di luce, il retinale si lega al sito di legame dell’opsina, a cui si

adatta perfettamente. Quando viene attivato, anche da un solo fotone, il retinale assume una

configurazione diversa, perciò viene rilasciato dall’opsina in un processo detto sbiancamento. Il

retilae è attaccato al settimo segmento transmembrana dell’opsina e in assenza di luce ha una

configurazione 11 cis, e quando viene colpito dalla luce passa ad una conformazione in trans.

Questo cambiamento conformazionale comporta l’attivazione della rodopsina che diventa beta-

rodopsina2

Il fotorecettore in presenza di stimolo iperpolarizza, diventa più negativo. In assenza di stimolo il

suo potenziale di memebrana è più depolarizzato -40mV rispetto alle altre cellule, ciò grazie alla

presenza di una corrente di buio. I canali nel segmento esterno del fotorecettore sono canali

cationici aspecifici e si genera un flusso di corrente netta entrante nel segmento esterno, grazie ai +

CNG (canali nucleotide ciclici), dove l’ingresso degli ioni sodio è maggiore rispetto all’uscita di K

(tali canali assomigliano ai canali pacemaker del cuore). Si verifica un rilascio tonico di

neurotrasmettitore dal bastoncello sull’adiacente cellula bipolare. Il neurotrasmettitore coinvolto in

questa via è il glutammato.

La presenza dello stimolo causa una parziale chiusura dei canali e la corrente di buio viene ridotta e

il potenziale di memebrana diventa più negativo. Vi è la presenza di uno scambiatore sodio-

calcio/potassio, sfruttano il gradiente del sodio per eliminare il potassio. L’arrivo della luce attiva la

rodopsina e l’evento finale è la riduzione del cGMP che causa la chiusura dei canali.

La rodopsina attivata attiva una cascata di trasduzione del segnale che conivolgono una g proteina,

la trasducina, un enzima effettore e un secondo messaggero. Il sistema dei secondi messaggeri

legato alla trasducina fa ridurre la concentrazione intracellulare di cGMP, di conseguenza i canli per

+

il Na si chiudono. Questa riduzione di sodio, associato all’uscita di potassio, che continua, causa

l’iperpolarizzazione della cellula. Tutto ciò determina la diminuzione della quantità di

neurotrasmettitore rilasciato dalla cellule bipolari

La G proteina trimerica scambia GTP con GDP e si scinde in α e βγ e la subunità che ha legato GTP

va ad attivare l’enzima effettore, che nella visione è una fosfodiesterasi, la quale taglia i legami

ciclici. Il cGMP diventa lineare e viene a mancare il substrato che tiene i canali ionici aperti.

51

Al buio vi è corrente entrante, tonica. Nel momento

in cui do uno spot di luce, la corrente si abbassa e

tende verso zero. Al buio il potenziale è

depolarizzato (-40) e quando arriva lo stimolo

luminoso diventa più negativo. L’energia

elettromagnetica viene convertita in energia elettrica

sottoforma di iperpolarizzazione. Anche un solo

fotone è in grado di disattivare il 4% dei canali

cGMP.

Spegnimento del segnale (desensitizzazione recettoriale)

la rodopsina attivata viene fosforilata da una rodopsina chinasi GRK. La rodopsina2 diventa molto

affine all’arrestina, che fa diminuire l’affinità per la trasducina (g protein trimerica). Avviene il

distacco del cromoforo che deve essere rigenerato a 11 cis per costituire un’altra rodopsina. Chi

rigenera il cromoforo è l’epitelio pigmentato. Tale procedimento non è l’unico di spegnimento del

segnale. Un altro metodo di spegnimento del segnale è condotto dalla trasducina. Vi è anche

un’attivazione della guanilato ciclasi che produce nuovo cGMP che è in grado di riaprire i canali

sodio-calcio/ potassio.

Il calcio che entra è importante per l’adattamento alla luce dei fotorecettori. Aumenta la capacità di

segnalamento dei bastoncelli velocizzandone il recovery dopo illuminazione e sottoregolandone la

sensibilità in condizioni di illuminazione fenomeno questo importante per l’adattamento alla luce.

Il calcio rende la guanilato ciclasi parzialmente inibita. In presenza di una luce mantenuta nel

tempo, i canali si chiudono ed entra meno calcio. La diminuzione del calcio citosolico permette la

formazione di nuovo cGMP che permettono l’apertura di nuovi canali e il fotorecettore sarà in

grado di rispondere a stimoli molto più intensi. Questo processo di

adattamento alla luce è tipico dei coni.

1) Fosforilazione della metarod II da GRK (rodopsina kinasi)

2) legame della metarod II-P con l’arrestina

3) diminuita affinità per la transducina

4) distacco del cromoforo all-trans-retinale

5) rigenerazione 11-cis retinale e rodopsina (ep pigmentato)

+ 2+ 2+

La corrente al buio è composta da Na (80%), da Ca (15%) e da Mg

(5%). Al buio deve evidentemente esistere un meccanismo capace di

2+

rimuovere, come accade per il sodio, anche il Ca in eccesso, e questo

+ + 2+ 2+

fatto dallo scambiatore Na /K .Ca nel segmento esterno. Sebbene il Ca

non partecipi direttamente ai processi fototrasduzionali ha però ruolo di

regolazione aumentando la capacità di segnalamento dei bastoncelli

52

velocizzandone il recovery dopo illuminazione e sottoregolandone la sensibilità in condizioni di

illuminazione, fenomeno questo importane per l’adattamento alla luce.

La luce poterà ad un meno rilascio del glutammato nel neurone.

Dopo il rilascio del neurotrasmettitore glutammato dai fotorecettori sulle cellule bipolari. In primo

luogo, esistono due tipi di cellule bipolari:

centro-on: inibite dal rilascio di glutammato che si ha al buio, mentre sono attivate (cioè

• rilasciate dall’inibizione tonica) quando si riduce il rilascio di glutammato all’arrivo della

luce.

centro off: attivate dal glutammato al buio, e vengono inibite dalla luce

Anche le sinapsi, a livello delle cellule bipolari con i neuroni gangliari possono essere sia eccitatorie

si inibitorie.

Cellule gangliari

Cellule P (parvocllulari): hanno dei campi recettivi molto piccoli, scaricano in modo tonici,

• portano segnali cromatici, di forma di struttura e degli oggetti nel campo visivo

Cellule M (magnocellulari): campi recettivi ampi, scarica fasica, segnali acromatici.

• Raccolgono informazioni sul movimento, la localizzazione e la percezione della profondità

le cellule ganglionari a livello della retina hanno campi recettivi circolari. Questi campi recettivi

determina il fatto che le ganglionari codificano i contrasto degli oggetti

Adattamento al buio

è tipico dei bastoncelli che si ricaricano di rodopsina e diventano sempre più sensibili.

La sinapsi prende il nome di sferula bastoncellare.

53

Il bastoncello prende contatto con il bipolare on che scarica alla luce. Il potenziale di memebrana, in

presenza di luce, rilascia meno glutammato. Al buio vi è rilascio di glutammato da parte del

fotorecettore e il glutammato genera una risposta inibitoria sulla cellula bipolare e alla luce non vi è

più rilascio di glutammato e non vi è più la sua risposta inibitoria. Il glutammato, sulla cellula

bipolare on trova un recettore metabotropici che attiva una PDE e porta ad una chiusura dei canali

simili ai CNG. Il glutammato rilasciato al buio iperpolarizza la cellula bipolare.

I fotorecettori hanno sinapsi che conservano il segno sulle orizzontali: al buio il fotorecettore

rilascia glutammato che apre canali AMPA/kainato sull’orizzontale depolarizzandola. Le cellule

orizzontali si connettono tra loro con i dendriti e gli assoni tramite gap junctions. Le gap junctions

tra le cellule orizzontali sono vie di bassa resistenza elettrica che permettono la diffusione laterale

del segnale elettrico.

Codifica sinaptica fotorisposta: coni

con i coni si hanno le cellule bipolari on, ossia cellule che presentano sulla superficie recettori per il

glutammato metabotropici, ma vi sono anche le cellule bipolari off, la cui risposta è opposta a

quelle delle bipolari on. Le cellule bipolari off non scarica in presenza di luce in quanto si

iperpolarizzano in presenza del segnale luminoso. Le bipolari off presentano i canali ionotropici. Al

buio rispondono al glutammato con una depolarizzazione e il glutammato eccita le bipolari off.

On scaricano alla luce; off non scaricano alla luce.

Struttura a opposizione centro-periferia

la retina utilizza il contrasto anziché la luminosità assoluta per un miglior riconoscimento degli

stimoli deboli.

Inibizione laterale: sia assume che il

segnale nervoso sia il risultato di una

elaborazione dei segnali provenienti da

recettori adiacenti. Alcuni recettori

esercitano un effetto inibitorio sulla

risposta nervosa. Perciò, il segnale

ponderato (integrato) è la risposta nervosa

del sistema visivo al di là della retina.

I campi recettivi sono aree che se

stimolate generano una risposta. Possiamo

distinguere in centro on e centro off.

Centro On: genera potenziale d’azione che

colpisce il centro

illuminazione periferica: risposta

• debole 54

illuminazione diffusa: risposta debole

Le cellule gangliari centro-on aumentano la loro scarica quando si illumina il centro del campo

recettoriale e la diminuiscono quando si illumina la periferia. Lo stimolo che produce eccitazione

massimale è un disco luminoso che si estende su tutto l centro del campo, mentre lo stimo che

produce inibizione massimale è un anello luminoso che si estende su tutta la periferia. Illuminando

contemporaneamente centro e periferia la cellula gangliare non modifica la sua scarica. Per le

cellule gangliari centro-off le risposte sono invertite.

Il cono libera glutammato e sinapta con le bipolari on e bipolare off e a loro volta con le

ganglionari. Sulle on troviamo i recettori metabotropici e sulle off, quelli ionotropici. In presenza di

stimolo luminoso solo le on scaricano, sempre se colpisce il centro. Se lo stimolo luminoso colpisce

la periferia le centro on non devono scaricare. Il fotorecettore rilascia glutammato anche nelle

cellule orizzontali, che a loro volta hanno un effetto inibitori sui fotorecettori, in quanto rilasciano

GABA. Il fotorecettore periferico si iperpolarizza e rilascia meno glutammato, che sarà meno

eccitata che diminuita il suo rilascio di GABA sui

fotorecettori, che normalmente ha un effetto

inibitori.

Via visiva

Abbiamo una visione binoculare e il nostro campo

visivo è di 160°. La porzione più temporale è

monoculare . Il campo visivo è l’area dello spazio

che può essere visto da ciascun occhio. La zona

binoculare è il grado di sovrapposizione tra i

campi visivi dell’occhio destro e sinistro. Gli

oggetti in questa zona possono essere percepiti in

3D. Gli oggetti nelle zone monoculari destra e

sinistra sono percepiti solo in due dimensioni.

Le stazioni intermedie del sistema visivo:

nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo:

• controllo dei ritmi circadiani

pretetto: controllo dei riflessi pupillari

• (variazione del diametro pupillare di 7

volte)

collicolo superiore: controllo dei

• movimenti rapidi degli occhi

Pulvinar (nucleo talamico): coordina gli

• occhi e i movimenti della mano 55

Nucleo genicolato laterale del talamo: controllo di tutti gli aspetti della percezione visiva.

L’informazione proveniente dal nostro emicampo visivo destro viene analizzata dal lato sinistro del

cervello, mentre l’informazione raccolta dal lato sinistro del campo visivo raggiunge il lato destro

del cervello. La parte centrale del campo visivo, che viene vista dall’occhio destro sia dal sinistro,

viene definita zona binoculare. Gli oggetti che cadono nel campo visivo di un solo occhio cadono

nella cosiddetta zona monoculare e sono visualizzati in due dimensioni.

Ogni nervo ottico è costituito da una porzione temporale e da una nasale. I nervi ottici, a livello del

chiasma ottico, decussano parzialmente, solo le due emiretine nasali. A valle del chiasma ottico si

parla di tratti ottici. Ciascun nervo ottico contiene gli assoni provenienti da una retina. Ciascun

tratto ottico contiene gli assoni che ricevono segnali dalla metà controlaterale del campo visivo.

L’informazione raggiunge per il 90% il nucleo genicolato del talamo. Da questo si dipartono

neuroni secondari che arrivano alla corteccia primaria

Ciascun nervo ottico contiene gli assoni provenienti

da una retina.

Quando gli assoni lascia il chiasma ottico, alcuni di

essi proiettano al mesencefalo. La maggior parte

degli assoni, tuttavia, proietta al corpo genicolato

laterale del talamo, dove fa sinapsi con neuroni che

vanno alla corteccia visiva, situata nella corteccia

occipitale.

Il nucleo genicolato laterale LGN è costituito da 6

strati: i primi due vengono detti strati

magnocellulari e dal III al VI strato vengono

definito strati parvocellulari.

Strati I e II: magnocellulari. Ricevono il 7-

• 9% dei segnali che dalla retina arrivano al

LGN. Ricevono segnali quasi

esclusivamente dalle cellule ganglionari M

dei primati e quindi da coni e bastoncelli.

Rappresentano una via di conduzione alla corteccia visiva molto rapida. Hanno attività

fasica. Non sono coinvolti nella trasmissione dei colori. Alta risoluzione temporale.

Strati dal III al VI: parvocellulari. Ricevono l’80% dei segnali che dalla retina arrivano al

• LGN. Ricevono segnali quasi esclusivamente dalle cellule ganglionari P dei primati. Hanno

attività tonica. Trasmettono le informazioni sul colore e sullo spazio, in modo dettagliato.

Alta risoluzione spaziale.

La parte destra di ciascun occhio raggiunge il LGN destro portando informazioni sulla parte sinistra

del campo visivo. Si ha conservazione delle caratteristiche topografiche dello stimolo.

56

La corteccia visiva viene chiamata area 17 di Brondmann, è costituita da cellule piramidali, che

inviano le proiezioni ad altre aree del cervello e dal cellule non piramidali, che sono interneuroni

locali i cui assoni rimangono confinati alla corteccia visiva primaria. I segnali della corteccia visiva

sono distribuiti in maniera retinotopica c’è una rappresentazione non proporzionata dalle parti della

retina vicine alla fovea. La periferia è sottoraprresentata. La corteccia visiva contiene la mappa

retinotopica del campo visivo controlaterale, mappa che è sviluppata nel LGN.

Via ventrale o del cosa: porta l’informazione sui dettagli dell’oggetto. Deficit a livello di

• questa via, la persona non sarà in grado di capire bene l’oggetto ma di localizzarlo nello

spazio. Si parla di agnosia visiva

via dorsale o del dove: porta le informazioni riguardanti l’informazione spaziale. Deficit

• nella via dorsale, l’oggetto viene riconosciuto, ma non riescono ad interagire con l’oggetto,

perché manca la localizzazione spaziale. 57 10/11/2016

Sistema motorio

Il movimento deriva dal confronto di:

pianificazione centrale: la rappresentazione interna del movimento

• percezione sensoriale periferica: il movimento realmente effettuato

Le vie somatiche presentano un singolo neurone che origina nel SNC e proietta il suo assone verso

il tessuto bersaglio, che è sempre un muscolo scheletrico. Le vie somatiche sono sempre eccitatorie.

I neuroni motori somatici hanno il corpo cellulare o nel corno anteriore del midollo spinale o nel

tronco encefalico, e proiettano verso il muscolo scheletrico bersaglio con un singolo assone. La

sinapsi di un motoneurone somatico su una fibra muscolare è detta giunzione neuromuscolare.

Come tutte le sinapsi questa regione presente tre componenti:

1) la terminazione assonale del neurone presinaptico motorio ricca di vescicole sinaptiche e

mitocondri

2) fessura o vallo o spazio sinaptico

3) memebrana post sinaptica della fibra muscolare scheletrica.

Sul lato postsinaptico della

giunzione neuromuscolare,

la zona di memebrana della

cellula muscolare che si

trova di fronte al terminale

assonale è modificata a

costituire una placca

motrice, cioè una serie di

ripiegamenti simili a

fossette poco profonde

lungo i margini di ogni

fossetta i recettori

(nicotinici)per l’ACh si

raggruppano insieme in

una zona attiva. Tra

l’assone e il muscolo, il

vallo sinaptico è occupato da una matrice fibrosa le cui fibre di collagene mantengono il terminale

assonale e la placca motrice correttamente allineati. La matrice contiene anche acetilcolinesterasi,

l’enzima che inattiva rapidamente l’ACh scindendola in acetato e colina. Anche i motoneuroni

58 2+

somatici i potenziali d’azione che raggiungono il terminale assonale aprono dei canali per il Ca

voltaggio-dipendenti, localizzati sulla memebrana. Il calcio diffonde nel terminale assonale secondo

il proprio gradiente elettrochimico, innescando la fusione delle vescicole e il rilascio

dell'acetilcolina, che diffonde nello spazio sinaptico e si lega ai recettori nicotinici presenti sulla

memebrana del muscolo scheletrico. I recettori nicotinici colinergici sono dei canali ionici regolati

chimicamente con due siti di legame per l’ACh. Quando l’ACh si lega al recettore, il cancello si

+

apre e permette ai cationi monovalenti di passare. Il Na entra nella fibra muscolare

depolarizzandola e innesca un potenziale d’azione che causa la contrazione della cellula muscolare

scheletrica. l'acetilcolina che agisce sulla placca motrice è sempre eccitatoria e genera una

contrazione muscolare.

Controllo movimento

Il sistema sensoriale fornisce una rappresentazione interna del mondo esterno, trasformando energia

fisica in informazione neurale. Funzione principale di questa rappresentazione è quella di estrarre

l’informazione necessaria per guidare i movimenti che costituiscono il nostro repertorio

comportamentale. Questi movimenti sono controllati da gruppi di sistemi motori che, trasformando

informazione neurale in energia fisica. Ci permettono di:

mantenere l’equilibrio e la postura

• muovere il nostro corpo, gli arti, gli occhi

• comunicare attraverso il linguaggio e i gesti

I movimenti li possiamo distingue in:

volontari: hanno uno scopo, sono

• finalizzati a raggiungere un

determinato obiettivo e migliorano

con la pratica.

riflessi: sono molto rapidi e

• stereotipati, sono involontari e

rispondono a uno stimolo

pattern ritmici motori: sono atti con

• caratteristiche volontarie e

involontarie

Organizzazione gerarchica dei sistemi motori

(organizzazione gerarchica in serie)

corteccia: pianificazione (corteccia

• premotoria) e coordinazione

tronco: controllo della postura, dell’equilibrio

• 59

midollo spinale: movimenti riflessi e ritmici, è molto breve e veloce, anche monosinaptico.

• L’informazione per giungere ai muscoli deve uscire dalle corna ventrali del midollo spinale

Vi è anche un'organizzazione in parallelo sui sistemi discendenti

cervelletto

• gangli della base

Movimenti volontari

esso richiede coordinazione tra corteccia, cervelletto e gangli della base. Deficit a livello dei gangli

e del cervelletto portano a movimenti non coordinati. Affinché si generi un movimento volontario vi

sono 3 tappe distinte:

1) decidere e progettare il tipo di movimento (corteccia e premotoria, cervelletto e gangli della

base)

2) iniziare il movimento (corteccia motoria)

3) eseguire il movimento

Queste fasi sono connesse tramite meccanismi di controllo retroattivo a feedback.

La decisione e il piano del movimento aspetta alla premotoria, grazie a interconnessioni con

cervelletto e gangli della base. In ultima fase, è la corteccia motoria che dà l’ordine affinché vi sia

l’inizio del movimento.

1) I Livello: midollo spinale: responsabile dei comportamenti automatici e stereotipati: riflessi

spinali

2) II livello: tronco dell’encefalo, formazione reticolare e cervelletto: responsabile

dell’integrazione dei comandi motori discendenti dai livelli superiore e dell'elaborazione

dell'informazione provenitene dagli organi di senso e midollo spinale: elaborazione dei

segnali per stabilizzare la postura

3) III livello: corteccia motoria e nuclei della base: responsabile del movimento volontario e

del controllo dei centri motori dl tronco e del midollo spinale

4) IIII livello: aree corticali pre-motorie: responsabili di: identificazione dei bersagli, scelta del

decorso temporale dell’azione motoria e programma del movimento.

Midollo spinale

Il midollo spinale è la sede dei circuiti nervosi responsabili delle

risposte motorie automatiche e stereotipate. È il livello più basso di

tutto il sistema gerarchico motorio. Nell’output del midollo spinale,

troviamo 60

motoneuroni: escono in modo ordinato dal midollo spinale. Ci sono fasci che escono più

• lateralmente che controllano la muscolatura degli arti. Altri fasci escono più medialmente e

controllano la muscolatura assiale.

neuroni propriospinali: connetto i vari livelli dei neuroni spinali. Li distinguiamo i

• propriospinali lunghi-mediali e propriospinali corti-laterali. Quelli lunghi sono importanti

per la coordinazione della muscolatura assiale (postura ed equilibrio), mentre quelli corti

sono importanti per la muscolatura degli arti. Controllano l’output dei motoneuroni.

Interneuroni

• neuroni proiettivi

Riflessi nervosi

I riflessi nervosi possono essere classificati secondo vari criteri:

1) divisione efferente che controlla l’effettore

a) neuroni motori somatici, che controllano i muscoli scheletrici

b) neuroni autonomi, che controllano il muscolo liscio e cardiaco, le ghiandole e il tessuto

adiposo

2) regione di integrazione all’interno del sistema nervoso centrale

a) riflessi spinali, che non richiedono segnali da centri superiori

b) riflessi cranici, che sono integrati a livello encefalico

3) periodi in cui si sviluppa il riflesso

a) riflessi innati, geneticamente determinati

b) riflessi appresi (condizionati), acquisiti con l’esperienza

4) Numero di neuroni dell’arco riflesso

a) riflessi monosinaptici, che hanno solo due neuroni uno afferente (sensoriale) e uno

efferente. Solo i riflessi miotattici sono monosinaptici

b) riflessi polisinaptici, che presentano uno o più interneuroni tra il neurone afferente e

quello efferente. Tutti i riflessi autonomi sono polisinaptici poiché possiedono almeno

tre neuroni, uno afferente e due efferenti.

Motoriflessi

sono in genere omeostatici, controllano sia il tono muscolare che la lunghezza muscolare, in modo

da garantire una salvaguardia del muscolo stesso. Sono sempre eccitatori per il muscolo scheletrico,

quindi il rilasciamento muscolare viene ottenuto con l’assenza di eccitazione da parte del neurone

motorio somatico. 61

Gli elementi costitutivi dei riflessi muscolari scheletrici sono:

1) I recettori sensoriali, detti propriocettori, sono localizzati all’interno dei muscoli

scheletrici, nelle capsule articolari e nei legamenti. A livello del muscolo scheletrico si

trovano 3 tipi di propriocettori: i fusi muscolari, gli organi tendinei del Golgi e i

meccanocettori articolari.

2) I neuroni sensoriali conducono l’informazione dai propriocettori al sistema nervoso centrale

3) il sistema nervoso centrale integra i segnali in ingresso attraverso circuiti modulatori

costituiti da interneuroni sia eccitatori sia inibitori.

4) I motoneuroni somatici trasportano i segnali in uscita. I motoneuroni somatici, che innevano

le fibre contrattili del muscolo scheletrico, sono detti α-motoneuroni.

5) Gli effettori sono le fibre contrattili del muscolo scheletrico, dette anche fibre muscolari

extrafusali.

vie monosinaptica: il segnale sensoriale fa sinapsi sul motoneurone. Dà luogo ad un

• circuito riflesso rapido.

via polisinaptica: il segnale neuronale raggiunge il motoneurone dopo una lunga catena di

• sinapsi interneuronali. Dà luogo ad atti motori complessi (es. la locomozione)

Una caratteristica di molte vie riflesse è la retroazione negativa (feedback negativo). I segnali di

retroazione negativa provenienti dai muscoli e dalle articolazioni informano continuamente il

sistema nervoso centrale sul cambiamento della posizione corporea. Alcuni riflessi presentano una

componente anticipatoria (feedforward) che permette all’organismo di anticipare uno stimolo e di

innescare la risposta.

I movimenti riflessi si distinguono in

muscolari: lunghezza e tono muscolare

• cutanei: difensivi

• viscerali: organi interni

nerurone sensoriale → interneurone → neurone che va al muscolo

A seconda della sede si distinguono in

livello dell’elaborazione neuronale

• spinale

• craniale

divisone afferente che controlla l’effettore

• somatica

• 62

vegetativa

sviluppo

• innato

• condizionato

numero di sinapsi dell’arco riflesso

• monosinaptico

• polisinaptico

Riflessi spinali

miotattico diretto: fusi neuromuscolari (riflesso patellare, controlla la lunghezza del

• muscolo). Viene detto anche riflesso da stiramento. È un riflesso monosinaptico: una fibra

sensoriale e una motoria. È un modo per monitorare la lunghezza del muscolo. Aggunta di

un carico al muscolo, la fibra sensoriale entra nel corno dorsale e fa sinapsi con il

motoneurone e arriva alle corna ventrali e parte l’informazione motoria allo stesso muscolo

che è stato stimolato.

I fusi neuromuscolari sono recettori di stiramento, cioè inviano al midollo spinale e

• all’encefalo informazioni relative alla lunghezza muscolare. Sono strutture piccole di

forma allungata, che si trovano sparse tra le fibre extrafusali del muscolo e disposte in

parallelo a esse. Ogni fuso è costituito da una capsula di tessuto connettivo che avvolge

un gruppo di piccole fibre muscolari dette fibre intrafusali. Ci sono fibre extrafusari che

fanno forza. Le fibre sono avvolte da una guaina connettivale e una porzione striata solo

alle estremità perché innervata. La porzione centrale è avvolta a spirale dalle

terminazioni delle fibre sensoriali. Sui terminali che avvolgono le fibre troviamo dei

canali ionici che si aprono quando vi è uno stiramento e sono dei canali cationici

aspecifici. Le fibre sensoriali che avvolgono la porzione centrale delle fibre muscolari

sono definite 1A. La porzione terminale di queste fibre è innervata da particolari

63

motoneuroni che si chiamano gamma. A livello del midollo spinale, motoneuroni che

portano l’informazione in uscita, vanno anche ad innervare la porzione terminale delle

fibre intrafusarie.

Si parla di eccitazione autogenica e inibizione reciproca. Durante uno stiramento, si genererà

un’eccitazione delle fibre intrafusali e le fibre 1A porteranno questa informazione al midollo

spinale. Le 1A rilasciano glutammato sul corpo cellulare del motoneurone a livello delle

corna ventrali dove vi è la sinapsi. È un circuito monosinaptico, molto veloce con un ritardo

di 0,6 ms.

I motoneuroni gamma servono a mantenere il fuso sempre attivo. Il fuso non deve mai

rilassarsi e deve sempre avere un certo livello di stiramento tonico e portare l’informazione

al midollo, sulla lunghezza muscolare, in modo tonico. Il riflesso miotattico diretto agisce

come un sistema a feedback negativo, allo scopo di regolare la lunghezza muscolare.

miotattico inverso: organo muscolo tendinei di Golgi (controllo del tono muscolare). È

• disinaptico, è sempre un riflesso omeostatico (tono). Al midollo spinale arrivano

informazioni continue sulla contrazione muscolare. Il sensore è posto in serie alle fibre

muscolari, tra il muscolo e l’osso, è a livello tendineo.

Organo tendineo del Golgi: recettore posto in serie tra la fibra muscolare e l’osso. È

• costituito da fibre di collagene intrecciate, rivestite da una guaina connettivale. Queste

fibre prendono stretto contatto con le fibre sensoriali 1B. Sui terminali di queste fibre vi

sono molti canali stretc attivati. La scarica delle fibre 1B è proporzionale allo sviluppo di

forza da parte del muscolo. Se il muscolo si contrae, l’organo tendineo si stira e aumenta

la frequenza di scarica delle 1B. Se il muscolo sviluppa poca contrazione, vi è poco

stiramento dell’organo tendineo del Golgi e la scarica è bassa. Vi è una proporzionalità

diretta. Si parla di inibizione autogenica il muscolo che sta sviluppando forza poi viene

inibito dal circuito stesso.

cutaneo: recettori cutanei

Il movimento delle articolazioni è controllato da gruppi di muscoli sinergici e antagonisti che

agiscono in modo coordinato. I neuroni sensoriali afferenti da un muscolo e i neuroni motori

64

efferenti che innervano lo stesso muscolo sono collegati tra loro , a livello del midollo spinale, da

vie convergenti e divergenti costituite da interneuroni. L’insieme delle vie che controllano una

singola articolazione è detto unità miotattica.

Il riflesso più semplice di unità miotattica è il riflesso da stiramento, un riflesso monosinaptico

che coinvolge solo due neuroni: il neurone sensoriale proveniente dal fuso neuromuscolare e il

neurone motorio somatico che va al muscolo. Il riflesso patellare è un esempio di riflesso da

stiramento ed è quindi monosinaptico.

Il movimento può essere classificato in tre categorie generali: il movimento riflesso, il movimento

volontario e i movimento ritmico. 65

Movimento volontario

Si basano su alcune legge fondamentali del controllo

motorio.

1) Legge dell’equivalenza motoria: il risultato del

movimento è indipendente dal meccanismo

messo in atto per ottenerlo (output è indipendente

dall’effettore); viene scelto il meccanismo che

consente la performance migliore

2) Legge: il tempo di reazione dipende dalla

quantità delle informazioni che devono essere

processate allo scopo. Più passaggi sinaptici ci

sono più sarà il tempo di reazione.

3) Legge: la velocità del movimento è

inversamente proporzionale all’accuratezza.

4) Legge: l’accuratezza migliora con

l’apprendimento.

Controllo a feedback per correggere il movimento per

diminuire il segnale di errore. Controllo a

feedforward è un controllo di tipo anticipatorio, che si

basa sull’esperienza e sulla memoria, riuscendo a

controllare movimenti più complessi. 66

Il movimento è controllato dal sistema nervoso a tre livelli:

1) il midollo spinale che integra i riflessi spinali e contiene i generatori centrali di modelli

2) il tronco encefalico e il cervelletto, che controllano prevalentemente i riflessi posturali e i

movimenti oculari e della mano

3) la corteccia cerebrale e i gangli della base che sono responsabili del movimento volontario.

Il talamo agisce come stazione di connessione ed elaborazione dei segnali che da midollo spinale,

gangli della base e cervelletto si dirigono verso la corteccia cerebrale.

I movimenti riflessi non richiedono input dalla corteccia cerebrale. I recettori sensoriali, come per

esempio i fusi neuromuscolari, gli organi tendinei del golgi e i propriocettori articolari forniscono

informazioni al midollo spinale, al tronco encefalico e al cervelletto.

I movimenti volontari richiedono una coordinazione fra la corteccia cerebrale, il cervelletto e i

gangli della base. Il controllo di questi movimenti può essere suddivido in tre tappe:

1) decidere e progettare il tipo di movimento

2) iniziare il movimento

3) eseguire il movimento

Corteccia cerebrale

Nei sistemi di controllo motorio la corteccia cerebrale rappresenta il

grado gerarchicamente più elevato. È all’enorme complessità di questa

struttura che si devono le nostre capacità sensoriali, motorie e

percettive, la memoria e le funzioni superiori (linguaggio, coscienza,

capacità logica previsione delle conseguenze delle azioni, creatività

ecc.). Nella corteccia cerebrale dei mammiferi esiste una zona la cui

stimolazione elettrica produce movimenti nel lato opposto del corpo.

L’area motoria è l’area 4 di Brodman, vicino vi è l’area 6 che

rappresenta la corteccia premotoria. La corteccia motoria è preposta

alla conversione dei progetti di movimenti in comandi motori. La

67

corteccia premotoria implica nel controllo delle attività motorie, in essa hanno origine i progetti di

movimento.

Sistema piramidale

è un sistema di vie nervose che

provvedono ai movimenti volontari

dei muscoli, attraverso un circuito

neuronale costituito da due tratti. Le

vie piramidali si dividono in laterale

e ventrale. La maggior parte delle

fibre, circa il 90% le ritroviamo

nella via laterale che decussa nel

bulbo e raggiunge il midollo spinale

a livello delle porzioni laterali delle

corna ventrali e andranno a

controllare i muscoli distali. Le

restanti fibre appartengono al

sistema piramidale ventrale che

scende omolateralmente e decussa a

livello spinale nelle corna spinali, e

ha il controllo della muscolatura

assiale.

Le vie piramidali sono proiezioni di

assoni che dalla corteccia cerebrale

arrivano ad eccitare i motoneuroni.

I neuroni del primo tratto originano

dalla corteccia cerebrale pre-

centrale:

il fascio cortico spinale laterale (crociato) comprende l’80% delle fibre, decussa nel bulbo e

• fa sinapsi nelle corna anteriori del midollo

il fascio cortico-spinale anteriore (diretto) decussa nel midollo allo stesso livello della

• sinapsi

il fascio cortico-bulbare decussa nel tronco e raggiunge i nuclei motori dei nervi cranici

I neuroni nel secondo tratto originano nelle corna anteriori del midollo e nei nuclei motori nei nervi

cranici.

Le vie piramidali si dividono in: 68

Tratto cortico spinali: vanno alla muscolatura di tutto il soma (corpo) il 90% decussano a

• livello pontino, le altre successivamente

tratto cortico bulbare: vanno alla muscolatura della testa, decussano a livello pontino

• tratto cortico-ponte-cerebrale: vanno al cervelletto (funzione informativa), dopo aver

• decussato.

Partono dalla corteccia motoria primaria, premotoria o omotetia supplementare, a seconda che sia di

esecuzione o di pianificazione del movimento.

Le vie extrapiramidali partono dal tronco. Sono proiezioni di assoni che da strutture encefaliche

non corticali (nucleo rosso, nucleo vestibolare, formazione ventricolare). Controllano il tono

muscolare, la postura e razioni istintive orientate, adattandole al movimento volontario, coordinato

dal sistema piramidale. La sua azione si esplica così nei movimenti volontari, in quelli associati

(come pendolamento degli arti superiori durante la marcia), nella scrittura, nella masticazione, nella

fonazione, nella deglutizione, nella stazione eretta. La rottura dell’equilibrio fra i vari circuiti è alla

base dei disordini motori extrapiramidali (es. morbo di Parkinson, corea di Huntington)

Tronco dell’encefalo

è una parte dell’encefalo, costituita dal mesencefalo e dal

rombencefalo. È la sede dei circuiti neuronali deputati al

controllo dei movimenti oculari, dell’equilibrio e di altri

movimenti relativamente semplici. La funzione principale è

quella della motilità di sostegno.

Vie: tetto-spinale

• vestibolo-spinale: alla muscolatura interessata al

• mantenimento dell’equilibrio (postur)

reticolo spinale: è importantissimo negli animali perché è

• la principale via deputata all’andatura

la via che parte dal nucleo rosso, definita rublo spinale, decussa subito e parte per le corna per il

controllo degli arti.

I nuclei tronco-encefalici: ricevono afferenze sensoriali, sono interconnessi e sono sotto il controllo

della cortex del cervelletto. 69 14/11/2016

Il cervelletto

Presiede alla regolazione della coordinazione motoria e alla regolazione delle attività motorie

veloci. Posto rostralmente al bulbo, importate per la regolazione della coordinazione motoria.

Funzione di regolazione del movimento volontario.

Non ha azione motoria direttamente riceve informazioni dalla periferia (midollo spinale)

• dalla corteccia e proietta sulle vie motorie discendenti

agisce da comparatore (tra piano del movimento ed esecuzione)

• coordinazione spaziale e temporale del movimento.

Il cervelletto comunica sia con i centri corticali che con la periferia (centri deputati all’esecuzione

del movimento). Il cervelletto comunica con il midollo spianale, con la corteccia, sia in ingresso che

in uscita con il talamo, sia con il tronco che con i nuclei della base. Non ha un’azione motoria

diretta. La sua funzione è quella di agire da comparatore tra il piano e del movimento ed

esecuzione.

Il cervelletto è costituito dalla presenza di nuclei di integrazione di segnale profondi, i nuclei di relè.

La gran parte delle fibre afferenti ed efferenti hanno come stazione di relè i nuclei profondi del

cervelletto. A livello mediale troviamo il nucleo del fasigio, lateralmente troviamo il nucleo globoso

ed emboliforme e il nucleo dentato più laterale.

Sia anatomicamente che funzionalmente si distinguono

porzioni più antiche che esistono in tutti i vertebrati

(archicerebello e paleocerebello) ed altre che si sono invece

sviluppate solo nei vertebrati superiori (neocerebello).

È diviso orizzontalmente in 3 lobi:

1) lobo anteriore

2) lobo posteriore

3) lobo flocculondulare

è diviso verticalmente in 3 segmenti:

1) verme

2) emisfero intermedio

3) emisfero laterale

é diviso orizzontalmente in tre lobi:

1) lobo anteriore 70

2) lobo posteriore

3) lobo flocculonodulare

La porzione laterale degli emisferi corrisponde al cerebrocervelletto

Il vestibolo cervelleto corrisponde al lobo flocculoondulare.

Lo spino cervelletto riceve input dalla periferia, sia input sensoriali. La porzione intermedia degli

emisferi, manda il suo output che vanno a controllare i sistemi laterali discendenti, quelli che

controllano la muscolatura degli arti. Il nucleo dentato sta nelle profondità del cerebro cervelletto e

manda il suo output alla corteccia.

La corteccia cerebellare è costituita da 3 strati

1) strato molecolare : più superficiale

2) strato intermedio: cellule del Purkinje, che riorganizzano l’input

3) strato più profondo: cellule dei granuli

in questi strati si trovano numerose cellule ad attività inibitoria che sono le cellule stellate e le

cellule basket i cui dendriti fanno numerose sinapsi con gli alberi dendritici con le cellule del

Purkinje. Le cellule del golgi, che s trovano nello strato delle cellule dei granuli, sono cellule ad

attività inibitoria. Le uniche cellule ad attività eccitatoria sono le cellule dei granuli il cui assone

ascende verso lo strato molecolare e si dirama a T lungo tutto lo strato molecolare che le permette di

prendere contatto con gli alberi dendriti con le cellule del Purkinje.

l’input alla corteccia cerebellare può arrivare in due modi, tramite:

1) fibre rampicanti che prendono contatto diretto con le cellule del Purkinje. Originano dai

neuroni olivo-cerebrali di cui rappresentano le fibre terminali, salgono attraverso lo strato

granulare e finiscono nello strato molecolare con un ciuffo di arborizzazioni terminali. Si

connettono ai dendriti delle cellule del Purkinje (rapporto 1:1) ma ciascuna può formare

numerosi contatti sinaptici con l’albero dendritico della c. del P. Liberano il

neurotrasmettitore glutammato.

2) fibre muscoidi che non prendono diretto contatto con le Pukinje, ma arrivano fino allo

strato granulare dove fa sinapsi con i dendriti delle cellule dei grani e con i dendriti delle

cellule del golgi

vi è un solo output verso i nuclei profondi. l’unico output è quello degli assoni delle fibre del

Purkinje ed è di tipo inibitorio GABAergico.

Le cellule dei granuli sono neuroni molto piccoli, strettamente impacchettati. Piccolo albero

dendritico nello strato granulare. Un assone amielinico che si dirige verso lo strato molecolare e si

divide a T per formare la fibra parallela. Le fibre parallele decorrono longitudinalmente lungo le

71

lamelle. Incrociano i dendriti di molte cellule del Purkinje e liberano glutammato come

neurotrasmettitore.

Le cellule di Golgi sono localizzate nello

strato granulare; il loro assone, insieme alle

fibre muscoidi e ai dendriti delle cellule dei

granuli costituiscono una struttura chiamata

glomerulo. Il glomerulo cerebellare è un

complesso di sinapsi tra la terminazione di una fibra muscoide al centro, e dendriti di cellule

granulari e assoni di neuroni del Golgi.

Le cellule di Purkinje consistono in un ampio albero dendritico nello strato molecolare, con spine

dendritiche a livello delle sinapsi. Un grosso soma, un assone che costituisce la via afferente dal

cervelletto e manda collaterali nello strato granular. GABA è il neurotrasmettitore liberato.

Molte fibre parallele prendono contatto con un singola cellula di P. sono richiesti molti inputs per

generare un potenziale d’azione. Un’unica fibra rampicante contatta ciascuna cellula del Purkinje

formando molte sinapsi. Ciascun singolo input genera una rapida scarica di potenziali d’azione di

latenza e durata brevi.

Circuiti cerebellari

1) via diretta: l’input afferente proietta direttamente ai sistemi motori attraverso i nuclei

profondi senza passare per la corteccia.

2) Circuiti laterale indiretto: input delle fibre

muscoidi alle cellule granulari, da queste

mediante le fibre parallele alle cellule del

Purkinje e da queste ritorno ai nuclei profondi

del cervelletto. Questo circuito è usato per

correggere le risposte riflesse

3) le fibre rampicanti mandano un input alle

cellule del Purkinje. Questo è l’input di

rilevamento dell’errore. Questo circuito è usato

per l’apprendimento.

I segnali che raggiungono il cervelletto sono modulati

da interneuroni inibitori

La funzione generale del cervelletto è quello di agire

sul controllo motorio e correggere il movimento

volontario. I circuiti cerebellari intervengono: prima durante e alla fine di ogni movimenti in modo

da regolarne:

ampiezza

• 72

durata

• gradualità

Deficit cerebellari portano a perdita di coordinazione e perdita di movimento, atassia cerebellare. Vi

è un ritardo nell’inizio del movimento. Il movimento supera o non raggiunge il bersaglio

Lesioni del neocerebellum provocano atassia. L’atassia consiste:

un ritardo nell’inizio del movimento e maggiore lentezza nel movimento perché l’attività del

• muscolo agonista è meno fasica

dismetria: il movimento supera o non raggiunge il bersaglio

• tremore: si verifica dopo un movimento o quando c’è una perturbazione nel momento in cui

• si sta tentando di tenere un arto in una posizione particolare. Il tremore non si manifesta a

riposo

Gangli della base

insieme al cervelletto sono importanti nel controllo motorio del movimento in parallelo ai sistemi

discendenti piramidali ed extrapiramidali. I nuclei della base comunica solo con la corteccia e non

vedono l’esecuzione del movimento stesso, ma solo il piano.

I nuclei principali sono:

nucleo caudato

• putamen

• globus pallidus

• substatia nigra

• nucleo sutalamico

l’output parte dal segmento interno del globo pallido e

dalla parte reticolata della sostanza nigra. Vi sono due

nuclei di input e due nuclei di output.

Ruolo dei gangli della base nel controllo del

• movimento:

inibizione movimenti involontari e facilitazione movimenti finalizzati

• esecuzione automatica di movimenti appresi.

Sono importanti per controllare la pianificazione, preparazione e apprendimento del movimento

stesso. 73

l’input dalla corteccia è un input eccitatorio e viene coinvolto glu. Lo striato, globo pallido interto e

globo pallido esterno, e sostanza negra rilasciano GABA e sono per lo più inibitori. La parte

compatta della sostanza Nigra ha dopamina che può avere effetti sia attivatori che inibitori.

Sostanza nera: è costituita da due parti: parte reticolata e parte compatta. La parte reticolata

appartiene ai nuclei efferenti e proietta al talamo e al tronco encefalico. La parte compatta

appartiene ai nuclei intrinseci, contiene neuroni dopaminergici i cui assoni formano il fascio

nigrostriale. Se lesa porta a Parkinson.

La via indiretta coinvolge i circuiti nei nuclei intrinseci.

Via strio-nigro-striatale la via dopaminergiaca porta alla facilitazione del movimento che tende ad

inibire la via diretta.

Alterazioni nei circuiti dei gangli della base portano a movimenti involontari (tremori, movimenti

improvvisi e violenti o ballismo); alterazione del movimento (acinesia e bradicinesia)

La corea di Huntington è data da una degenerazione dei neuroni colinergici intrastriatali e corticali e

dai neuroni GABAergici. Si ha una riduzione della colin-acetiltransferasi, dell’acido glutammico-

decarbosslasi e del GABA. È una malattia progressiva, associata a demenza che conduce a morte in

10-15 anni. Si manifesta con corea, diminuzione del tono (a volte) e demenza.

Il morbo di Parkinson è data da una degenerazione della via nigro-striatale, dei nulei del rafe, del

locus coerules e del nucleo motore del vago. Tutto ciò porta ad una riduzione di dopaina, serotonina

e norepinefrina. È una malattia lentamente progressiva. L’età media di insorgenza è di 58 anni, si

manifesta con tremore a riposo rigidità a ruota dentata, acinesia, bradicinesia e deterioramento dei

riflessi posturali.

Ruolo dei gangli della base nel controllo del movimento.

Inibizione movimenti involontarie

• facilitazione movimenti finalizzati

• esecuzione automatica di movimenti appresi

→ pianificazione

→ preparazione

→ apprendimento

Input al neostriato (caudato e putamen) diretto dalla corteccia (tutte le aree) tramite il talamo.

1) Connessioni afferenti

2) connessioni internucleari

Output ai nuclei talamici e alla corteccia (motoria, premotoria e associativa)

1) connessioni efferenti 74

La sostanza nera è costituita da due parti:

pars reticulata (appartiene ai nuclei efferenti e proietta al talamo e al tronco encefalico)

• pars compact (appartiene ai nuclei intrinseci, contiene neuroni dopaminergici i cui assoni

• formano il fascio nigrostriatale). Se lesa, Parkinson

Circuiti dei nuclei della base

circuito motorio scheletrico: corteccia-putamen-corteccia

• circuito oculomotore

• circuito della corteccia prefrontale (cognitivo)

• circuito limbico

Via diretta e indiretta:

diretta: facilitazione del movimento

• indiretta: inibizione del movimento

• dopaminergica: eccita la via diretta e inibisce quella indiretta (facilitazione del movimento)

• 75

Sistema nervoso autonomo

La sezione autonoma del sistema nervo efferente o SNA è così chiamata perché in genere le sue

funzioni non sono sotto il controllo della volontà. È nota anche come sistema nervoso vegetativo o

viscerale, poiché controlla gli organi interni e le funzioni viscerali, o della vita vegetativa.

Si divide in sistema simpatico e parasimpatico. Il sistema parasimpatico viene anche definito rest

and digest. La divisione simpatica è dominante nelle situazioni di stress. Uno degli esempi più

eclatanti di attivazione del sistema simpatico è definita in inglese “risposta fight or flight”.

Il sistema nervoso autonomo lavora in stretta collaborazione con il sistema endocrino e con il

sistema he controlla il comportamento per mantenere l’omeostasi corporea. Le informazioni

sensoriali dai recettori somato-sensoriali e viscerali vanno ai centri di controllo omeostatico

nell’ipotalamo, nel ponte e nel midollo allungato. Questi centri monitorano e regolano funzioni

importanti, come la frequenza cardiaca, la pressione arteriosa, la regolazione della temperatura e il

bilancio idrico.

Alcuni riflessi autonomi possono avere luogo senza il controllo encefalico. Questi riflessi, spinali,

includono la minzione, la defecazione e l’erezione del pene; tali funzioni corporee possono essere

influenzata da vie discendenti dall’encefalo, ma non richiedono necessariamente questo controllo.

Controllo di movimenti involontari, target diversi rispetto al somatico.

Il SNP efferente si divine in:

1) neuroni motori somatici (muscolatura scheletrica)

2) neuroni autonomi (muscolo liscio, musc. Cardiaco, ghiandole)

si divide in simpatico e parasimpatico

Le funzioni svolte dai diversi organi ed apparati dell’organismo sono finalizzate a mantenere

costanti le condizioni fisico chimiche dell’ambiente interno.

Funzioni:

mantenimento costanza ambiente interno

• controllo tonico

• controllo antagonista (eccezione ghiandole sudoripare e muscolo liscio vasi solo branca

• simpatica)

segnalazione chimica con effetti diversi su tessuti diversi

Simpatico a parasimpatico agiscono in concerto e l’omeostasi viene mantenuta tra la branca

simpatica e la branca parasimpatica. 76

La maggior parte degli organi interni è sottoposta a un controllo antagonista, in cui una delle

branche autonome è eccitatoria e l’altra è inibitoria. Eccezioni alla regola del doppio controllo

antagonista sono le ghiandole sudoripare e il muscolo liscio della maggior parte dei vasi; in

entrambi i casi i tessuti sono innervati unicamente dal sistema simpatico e la loro regolazione

dipende esclusivamente da un aumento o diminuzione della sua scarica tonica.

Dalle corna ventrali del midollo spinale parte il motoneurone che arriva a livello del muscolo,

rilascia acetilcolina e contrae il muscolo. Nel caso dell’autonomo i neuroni efferenti sono sempre

due in serie: uno pregangliare e uno post gangliare. I gangli del parasimpatico si trovano a livello

dell’organo effettore del target e la fibra pre gangliare parasimpatica è sempre lunga, la post

gangliare è più corta.

Nella via simpatica esiste un ganglio anomale, che è la midollare del surrene. La midollare del

surrene può essere considerata un ganglio simpatico modificato: infatti neuroni simpatici

pregangliari proiettano dal midollo spinale alla midollare surrenale, dove fanno sinapsi. Tuttavia, i

neuroni post gangliari

della midollare surrenale

hanno perso gli assoni che

dovrebbero raggiungere l

cellule bersaglio. I corpi di

queste cellule, dette cellule

cromaffini, secernono

adrenalina e, in moniore

quantità, noradrenalina,

direttamente nel circolo

sistemico

Il simpatico viene definito

anche toracolombare e il

parasimpatico viene

definito craniosacrale. I

gangli del sistema

simpatico sono catena

paracervicale, celicaco,

mesenterico. 77

La maggior parte delle vie simpatiche origina a livello della regione toracica e lombare del midollo

spinale. I gangli simpatici sono situati in due catene che decorrono parallelamente ai lati della

colonna vertebrali. Altri gangli si trovano lungo l’aorta discendente. Gli assoni dei neuroni

postgangliari escono dai gangli e formano lunghi nervi che raggiungono i tessuti bersaglio. Dal

momento che la maggior parte dei gangli simpatici si trova in prossimità del midollo spianale, le vie

simpatiche di solito hanno assoni pregangliari brevi e assoni postgangliari lunghi.

Molte vie parasimpatiche originano nel tronco encefalico e lasciano il sistema nervoso centrale

tramite alcuni nervi cranici. In genere i gangli parasimpatici si trovano direttamente a contatto

oppure in prossimità dei loro organi bersaglio, pertanto i neuroni parasimpatici pregangliari

possiedono assoni lunghi, mentre i neuroni parasimpatici postgangliari hanno assoni corti.

L’innervazione parasimpatica riguarda primariamente la testa, il collo e gli organi interni.

I sistemi simpatico e parasimpatico agiscono su vari organi ed apparati in maniera diversa e spesso

antagonista. Normalmente sono tonicamente attivi, per cui è sufficiente la variazione del tono

dell’uno o dell’altro a provocare le modificazioni funzionali degli organi controllati. Il

coordinamento presentazione solo innervazione simpatica per ghiandole sudoripare, muscolatura

liscia dei vasi sanguini, muscoli piloerettori, cellule epatiche, adipose e renali.

Dal punto di vista chimico, i sistemi simpatico e parasimpatico vengono distinti in base ai rispettivi

neurotrasmettitori e recettori:

1) i neuroni autonomi pregangliari sia simpatici sia parasimpatici secernono acetilcolina ACh

su recettori colinergici nicotinici localizzati sui neuroni postgangliari.

2) La maggio parte dei neuroni simpatici

rilascia noradrenalina su recettori

adrenergici delle cellule bersaglio

3) i neuroni parasimpatici rilasciano ACh sui

recettori colinergici muscarinici delle

cellule bersaglio

I bersagli dei neuroni autonomi comprendono l

muscolo liscio, il muscolo cardiaco, molte

ghiandole esocrine, alcune ghiandole endocrine, il

tessuto linfatico e un tipo di tessuto adiposo. La

sinapsi tra il neurone postgangliare autonomo e le

sue cellule bersaglio è detta giunzione

neuroeffettrice.

Gli assoni autonomi postgangliari presentano nei

pressi della loro estremità distale una serie di aree

rigonfie. Ognuno di questi rigonfiamenti, detti

varicosità, contiene vescicole piene di 78

neurotrasmettitore. Le vie parasimpatiche presentano terminali assonali, detti bottoni terminali che

rilasciano il neurotrasmettitore. Le estremità ramificate dell’assone si trovano in prossimità della

superficie del tessuto bersaglio, ma la memebrana sottostante non possiede siti specifici ad alta

densità di recettori. Infatti, il neurotrasmettitore viene rilasciato semplicemente nello spazio

interstiziale e diffonde verso i recettori, a volte anche distanti dal sito di rilascio. 16/11/2016

Non sempre le due branche innervano tutti i visceri nello tesso modo.

Modulazione antagonista

Occhio: controllo sui muscoli intrinsechi che regolano il diametro pupillare e la convessità del

cristallino.

Pupilla:

ms dilatore dll’iridie (simpaico) aumento diametro (midrasi)

• ma sfintere dell’iride (parasmpatico), riduzione del diametro della pupilla (miosi).

• Responsabile del riflesso pupillare alla luce.

Cristallino: costrizione plasmatica ci permette di vedere da vicino. Innervazione simpatica stimola il

rilassamento dei muscoli ciliari → vista da lontano

Cuore → effetti antagonisti sugli stessi target

simpatico: più frequenza, più gittata

• parasimpatico: meno frequenza e contrattilità, meno gittata

Apparato digerente:

parasimpatico → effetto stimolatorio sulla secrezione e attività contrattile (stimola processi

• digestivi)

simpatico → meno secrezioni e motilità + attività contrattile sfinteri

Parasimatico (cranio sacrale “rest and digest”) → congiunge alcuni nervi cranici (loculo motore

nervo III, nervo facciale VII, nervo glosso faringeo IX, nervo vago X, nervo cranio sacrale)

modulazione a riposo, frequenza cardiaca, respirazione, metabolismo basale.

79

Simpatico (tronco-lombare “fight or flight”): processi che portano ad un aumento generale di

energia stimolazione ipotalamica

• aumento della pressione sanguigna (ridistribuzione flusso emaico)

• aumento della frequenza respiratoria

• visione a lunga distanza

• glicogenolisi e lipolisi

• dissipazione del calore

I gangli si trovano nella catena paravertebrale che decorre parallelamente alla colonna vertebrale.

Composto da gangli cervicali, gangli mesenterici, celiaco e midollare del surrene → libera

adrenalina e noradrenalina

Il segnale diverge su numerose fibre.

Nel parasimpatico non abbiamo divergenza del segnale e comporta attivazione indipendente degli

organi effettori.

A livello del ganglio vi è sempre Ach. Il recettore sulla memebrana post sinaptica del ganglio è

sempre nicotinico (ionotropico) → risposta veloce del segnale.

A livello degli organi bersaglio: 80

parasimpatico: rilascia Ach e il

• recettore è sempre muscarinico

simpatico: rilascia adrenalina o

• noradrenalina e il recettore è

adrenergico

Adrenalina e noradrenalina derivano

dalla tirosina, mentre Ach deriva

dall’acetilcolina che viene ricaptata.

Il parasimpatico possiede recettori

muscarinici, che sono presenti in varie

isoforme: M1-M5:

M1, M3 e M5 attivano e

• inattivano il pathway della

fosfolipasi C. Si generano due

tipi di secondi messaggeri IP e

3

DAG.

IP : si lega a dei recettori specifici che si trovano nel RE e porta all’apertura dei canali

◦ 3 2+

che liberano Ca → contrazione del muscolo liscio

M2 e M4 coinvolgono il pathway dell’adenilato ciclasi → inibizione della proteina G

Nei neurotrasmettitori simpatici troviamo:

alfa-adrenergici (alfa1 recettore, porta alla vaso costrizione e usa IP fosfolipasi C) sono i

• 3

più diffusi del sistema nervoso simpatico. Rispondono intensamente alla noradrenalina

beta-adrenergico: effetto stimolatorio a livello cardiaco, associato ad adenilato ciclasi. È

• quello che determina la corrente pacemaker regolato da cAMP.

81

Beta 2 ha effetto opposto ad alf1 sulla muscolatura liscia dei vasi → effetto dilatatorio,

• bronco dilatatore, nei reni aumenta la secrezione di renina.

I neurotrasmettitori del sistema nervoso autonomo sono sintetizzati negli assoni. Quando un

2+

potenziale d’azione giunge alla varicosità di aprono dei canali per il Ca voltaggio dipendenti, il

2+

Ca entra nel neurone e il contenuto delle vescicole sinaptiche viene rilasciato per esocitosi. Una

volta rilasciati nello spazio sinaptico, i neurotrasmettitori diffondono nel liquido interstiziale fino a

incontrare un recettore sulla cellula effettrice, oppure si allontanano dalla sinapsi. La concentrazione

del neurotrasmettitore a livello della sinapsi è uno dei principali fattori coinvolti nel controllo

dell’azione del neurone autonomo sui suoi bersagli: maggiore è la concentrazione di

neurotrasmettitore, più prolungata o più intensa sarò la risposta.

L’attivazione del recettore termina quando:

1) il neurotrasmettitore diffonde lontano dalla sinapsi

2) viene metabolizzato da enzimi presenti nel liquido extracellulare

3) viene captato attivamente dalle cellule che si trovano nelle vicinanze della sinapsi.

Regolazione del SNA

vi è sempre un’azione concertata a più livelli: SNA agisce con sistema limbico ed endocrino

1. ipotalamo e tronco innescano la risposta stimolo sensoriale

2. rilevano a livello ipotalamico o dai neuroni somatici o viscerali

3. input ai centri di controllo

4. generazione di output con la risposta endocrina o autonoma o comportamentale.

82

L’ipotalamo è il centro di controllo più importante connesso strettamente all’ipofisi. Riceve i

segnali da tutto il corpo e permette di correggere i segnali di errore. l’ipotalamo e il tronco

innescano risposte autonome, endocrine e comportamentali per mantenere l’omeostasi.

Ipotalamo

è responsabile del controllo della pressione arteriosa, del bilancio idroelettrolitico, della

termoregolazione, del metabolismo energetico, dell’attività riproduttiva e delle risposte di

emergenza allo stress.

Riceve segnali da tutto il corpo (informazioni viscerali, visive, termiche e dolorifiche)

• al suo interno nascono segnali relativi a temperatura del sangue (glicocettori),

• concentrazione di diversi ormoni

informazioni interne + periferiche → confrontate con valori di riferimento → risposte

• finalizzate a mantenere l’omeostasi (temperatura corporea, pressione del sangue, equilibrio

idrico-salino, metabolismo energetico)

oltre a coinvolgere il SNA le azioni ipotalamiche possono esser di tipo endocrino (dirette o

• mediate dall’adenoipofisi) e comportamentali (assunzione acqua e cibo, attività

riproduttiva).

I centri di controllo

autonomici nell’encefalo

aiutano a mantenere

l’omeostasi.

Tratto solitario: tono

• vagale sul cuore e sul

sistema gasto-

intestinale

sistema limbico: stati

• emozionali intensi che

comportano

modulazione della

frequenza cardiaca,

pressione arteriosa,

sudorazione,

lacrimazione, risvegli

sessuali 83

Sistema endocrino (sistemare col libro)

La comunicazione endocrina coinvolge sempre il circolo cardiaco. Si

possono avere due tipi di comunicazione:

1. endocrina: con la produzione di ormoni da ghiandole che

possono essere esocrine (se la sostanza rilasciata è rilasciata

all’esterno) o endocrine (se la sostanza è rilasciata all’interno

del circolo). Alcune ghiandole sono sia endocrine che esocrine,

come nel caso del pancreas.

2. Neuroendocrina: si ha la produzione di un neurormone

(es. Ach, vasopressina)

Ormone

Sostanza chimica secreta nel sangue da parte di una cellula o

gruppo di cellule. Il tessuto bersaglio è distante. È un sistema fine

in quanto bastano piccole dosi di ormoni.

Se vi è rilascio di ormone attivo vi deve

essere spegnimento del segnale. Gli

ormoni agiscono sulle cellule bersaglio in

tre modi fondamentali:

1) controllano la velocità delle

reazioni enzimatiche

2) controllano il trasporto delle

molecola attraverso la memebrana

cellulare

3) controllano l’espressione dei geni e

la sintesi delle proteine

Gli ormoni possono essere classificati in

vari modi:

funzione della sede di produzione:

• ipofisalici, gonadici, surrenalici,

pancreatici, tiroidei

in base al recettore: di memebrana

• o intracellulari

in base alla struttura chimica: peptidici, steroidei e di derivazione amminoacidica

• 84 2+

Il rilascio dell’ormone avviene mediante esocitosi che è dipendente dal Ca .

L’azione ormonale dipende dalla concentrazione

dell’ormone, in quanto all’aumentare della

concentrazione dell’ormone, aumenta la risposta,

ma la sua captazione dipende dal recettore, pertanto

si ha una relazione sigmoidale.

L’ormone nel sangue non si trova solo in forma

libera ma anche associati a proteine di trasporto.

In base alle classi chimiche distinguiamo gli ormoni

in: amminoacidi: tiroxina, adrenalina, noradrenalina. Le catecolammine (dopamina,

• noradrenalina e adrenalina) sono sintetizzate a partire dalla fenilalanina e dalla tirosina. I

glucordicoidi prodotti dalla corticale del surrene aumentano l’attività della fenil-

etanolammina N-metiltransferasi e, quindi, stimolano la conversione della noradrenalina ad

adrenalina. Le catecolammine sono costituite da una molecola di tirosina, mentre gli ormoni

tiroidei sono costituiti da due molecole di tirosina e da atomi di iodio. Le catecolammine

sono neuro-ormoni che si legano a recettori di memebrana come gli ormoni peptidici. Gli

ormoni tiroidei, sintetizzati nella ghiandola tiroide, si comportano più come gli ormoni

steroidei, legandosi a recettori intracellulari che attivano la trascrizione genica.

85

proteine e peptidi: GH, insulina, glucagone, ADH, ossitocina. La sintesi e

• l’immagazzinamento avviene in vescicole secretorie. La sintesi di una sequenza

amminoacidica parta dalla formazione di un pre-pro-ormone molto lungo che presenta una

sequenza segnale che permette di targettare la proteine nel RE.

Ormoni steroidei: cortisolo, aldosterone, estrogeni, progesterone, testosterone. Il

• colesterolo è i precursore di tre importanti classi di ormoni: i mineralcorticoidi, i

glucorticoidi e gli ormoni sessuali. Questi ormoni steroidei, e gli intermedi delle loro vie

biosintetiche, vengono prodotti attraverso modificazioni della struttura del colesterolo. I

mineralcorticoidi e i glucorticoidi vengono secreti principalmente dalla corticale del surrene.

Gli ormoni sessuali vengono secreti per lo più dalle gonadi, benché vengano rilasciati anche

dalla corticale del surrene. Gli ormoni steroidei non sono solubili nel plasma e negli altri

liquidi corporei. Per questo motivo, la maggior parte è legata a proteine trasportatrici.

Alcuni ormoni si legano a specifiche proteine trasportatrici come la globulina legante i

corticosteroidi; altri si legno semplicemente a proteine plasmatiche aspecifiche, come

l’albumina. Il legame dell’ormone steroideo alla proteina trasportatrice (carrier) protegge

l’ormone dalla degradazione enzimatica e ne prolunga l’emivita. Sebbene il legame degli

ormoni steroidei alla proteine carrier

Regolazione della secrezione ormonale

Le vie riflesse endocrine offrono un metodo utile per classificare gli ormoni e semplificare la

comprensione delle vie di controllo che ne regolano la secrezione. Tutte le vie riflesse hanno

86

componenti simili: uno stimolo, un segnale in ingresso, l’integrazione del segnale, un segnale in

uscita e una risposta. Nei riflessi endocrini e neuroendocrini, il segnale in uscita è un ormone o un

neurormone.

Nelle vie riflesse semplici l risposta della via funge di norma da segnale di retroazione negativa che

disattiva il riflesso.

Le vie di controllo riflesso più semplici nel sistema endocrino sono quelle in cui una cellula

endocrina rileva direttamente lo stimolo e risponde secernendo il proprio ormone. In questo tipo di

via, la cellula endocrina agisce sia come sensore, sia come centro di integrazione.

Meccanismo d’azione degli ormoni e segnali intracellulari

Distinguiamo i recettori per gli ormoni in

1. recettori citosolici: regione conservata che lega il DNA. In assenza di ormone, il recettore

risulta inibito da un inibitore. L’ormone porta ad una variazione conformazionale del

recettore e lo porta alla traslocazione nel nucleo.

2. recettori di memebrana:

canale: il legame de ligando apre o chiude il canale

◦ accoppiato a proteine G: il legame del ligando a un recettore accoppiato a proteina G

◦ apre un canale ionico o modula un’attività enzimatica.

ad attività enzimatica (tirosin-chinasici che legano l’insulina): il legame del ligando a un

◦ recettore enzimatico attiva un enzima intracellulare.

Integrinici: il legame del ligando a un recettore integrina modifica il citoscheletro.

◦ 87

Le molecole segnale lipofile diffondono attraverso la memebrana cellulare e si legano recettori

citosolici o nucleari. Si hanno risposte più ente dovute a cambiamenti nell’attività genica.

Le molecole segnali lipofobe si legano a recettori di memebrana. Il complesso ligando-recettore

evoca una risposta intracellulare e si hanno risposte cellulari più rapide. Il complesso recettore-

ligando attiva un enzima amplificatore (EA). Una singola molecola di ligando è amplificata in

molte molecole intracellulari.

L’effetto dell’ormone dipende dal recettore: si ha amplificazione del segnale ed enzima effettore

(adenilato ciclasi, fosfolipasi C e guanilato ciclasi). Ne consegue che i secondi messaggeri sono

2+

cAMP, cGMP, DAG, IP , ione Ca .

3

1) La subunità α attivata di G forma un complesso con l’adenilato ciclasi, per catalizzare la

s

conversione dell’ATP → 3’-5’-cAMP. l’adenilato ciclasi è una proteina transmembrana e

rimane in memebrana durante questa conversione

2) Dopo, l’AMPc attiva la protein kinasi A PKA, che a sua volta fosforila altri enzimi bersaglio

per modificare in qualche modo il metabolismo o l’attività enzimatica della cellula.

3) Quindi, un fosfodiesterasi velocemente demolisce l’AMPc, interrompendo l’attivazione

della proteine kinasi A. 88

1) La subunità βγ attivata forma un complesso con la fosfolipasi C per tagliare un lipide (il

fasfatidiinositolo-4,5.difosfato- in due diverse parti: diacilglicerolo DAG e inositolo

trifosfato IP .

3

2) Il DAG rimane in memebrana e stimola la protiena kinasi C a fosforilare enzimi bersaglio

2+

Ca - dipendenti. 2+

3) IP va al RE, dove stimola il rilascio di Ca

3

4) attiva la proteina Kinasi C cosicché può fosforilare enzimi bersaglio

2+

5) attiva la Ca -calmodulina kinasi per fosforilare altri

enzimi bersaglio

Spesso le cellule sono sotto il controllo i più ormoni. I

risultati di questi effetti non sono prevedibili perché ci sono

interazioni:

sinergismi: effetto combinatorio degli ormoni è

• superiore alla somma degli effetti dei singoli ormoni

permissività: un ormone facilità l’azione di un altro

• ormone

antagonismo: l’effetto di un ormone antagonizza

• l’azione di un altro ormone. 89

Asse ipotalamo-ipofisi

L’ipotalamo è localizzato all’interno di una sacca ossea protetta, ed è connessa al cervello per

mezzo di un sottile peduncolo.

La ghiandola ipofisaria è una struttura della grandezza di un fagiolo che si estende verso il basso dal

cervello tramite un sottile peduncolo ed è racchiusa in una nicchia ossea di protezione. l’ipofisi

anteriore è una ghiandola endocrina di origine epiteliale, deriva dal medesimo tessuto embrionale

che forma il tetto della cavità orale primitiva. l’ipofisi posteriore, o neuroipofisi, è un’estensione del

tessuto nervoso cerebrale e secerne neurormoni sintetizzati dai neuroni dell’ipotalamo.

L’ipofisi anteriore produce 6 ormoni:

1) ormone della crescita

2) corticotropina

3) tirotropina

4) gonadotropine LH e FSH

5) ormone melanocita-stimolante MSH

6) prolattina

Le vie in cui gli ormoni dell’ipofisi anteriore agiscono come fattori trofici sono tra i riflessi più

complessi, in quanto coinvolgono tre centri di integrazione: l’ipotalamo, l’ipofisi anteriore e il

bersaglio endocrino dell’ormone ipofisario.

L’ipofisi posteriore secerne 2 ormoni, sintetizzati

nei pirenofori:

1) ormone antidiuretico ADH o vasopresina:

va a colpire il rene. La liberazione è

stimolata da un aumento della pressione

osmotica plasmatica o da una diminuzione

della volemia e della pressione sanguigna.

Porta ad un aumento-riassorbimento idrico e

alla vasocostrizione.

2) ossitocina: va a colpire le ghiandole

mammarie e l’utero. La liberazione è

stimolata da: contrazione uterina (parto),

suzione capezzolo (allattamento), 90

stimolazione genitale (coito). Porta all’induzione della contrazione terine (parto),

all’emissione lattea e all’orgasmo (coito).

Adenoipofisi Gli ormoni trofici ipotalamici che regolano la

secrezione degli ormoni dell’ipofisi anteriore

sono trasportati direttamente all’ipofisi da una

speciale rete di vasi sanguigni, il sistema

portale ipotalamo-ipofisario. Un sistema

portale è un letto circolatorio specilizzato,

costituito da due letti capillari direttamente

connessi da una rete di vasi non capllari. Vi

sono tre sistemi portali nell’organismo: uno

nel rene, uno nell’apparato digerente e quello

in esame nell’encefalo.

L’ormone della crescita (GH, SH, ormone

somatotropo o somatotropina) esercita i suoi

effetti su quasi tutti i tessuti dell’organismo

promuovendone l’accrescimento.

91

L’ormone della crescita è un esempio di via endocrina complessa. Esso agisce direttamente su molti

tessuti, ma influenza anche la produzione da parte del fegato di fattori di crescita insulino-simili

(IGF o somatomedine), un altro gruppo di ormoni che regolano la crescita.

Effetti GH

accrescimento osseo

• sintesi proteica

• mobilizzazione grassi come fonte energia

• liberazione glucosio dal fegato

• crescita ossea: crescita e morte di cartilagine nel piatto epifisario e nuovo osso dal lato

• diafisario

Azioni indirette del GH (crescita corporea tramite IGF secreto dal fegato):

→ regolazione della crescita:

Gh e altri ormoni permissivi (IGF, insulina, T3, ormoni sessuali); inibizione da glucorticoidi

• (cortisolo)

dieta adeguata

• assenza di stress ( per effetti catabolici del corisolo) → nanismo da deprivazione affettiva

• fattori genetici

Azioni dirette del GH: effetti metabolici

tessuto adiposo:mobilizzazione dei grassi come fonte di energia (catabolismo dei

• trigliceridi)

muscolo scheletrico (inibisce l’uptake di glucosio)

• fegato: stimolazione del rilascio di glucosio

ne consegue:

aumento delle concentrazione plasmatica di acidi grassi (diminuzione della massa grassa)

• aumento della concentrazione plasmatica di glucosio (riserve per i tessuti glucosio-

• dipendenti, SNC)

Fattori che stimolano la secrezione di GH (effetti metabolici):

92

ritmi circadiani (aumenta nelle ore notturne)

• basso GLU plasmatico (stress ed es. fisico)

• bassi acidi grassi plasmatici

• aumento di aa plasmatici

→ Grelina (ormone della fame)

→ regolazione dei valori

plasmatici di:

glucosio

• aa

• acidi grassi

Variazioni nella secrezione

dell’ormone della crescita

durante il giorno: il GH è secreto in maniera pulsatile (10-20 scariche al giorno).

Alterazioni nella secrezione di GH portano a:

nanismo: disfunzione ipofiaria (iposecrezione di GH) o ipotalamica (carenza di GHRH),

• recettori non responsivi, carenza di IGF

Gigantismo: tumore cells somatotrope dell’ipofisi (ipersecrezione di GH)

• acromegalia: ipersecrezione di GH (età adulta) per azione su cartilagine e tessuti molli

Patologie endocrine

eccesso ormonale → ipersecrezione: tumori

• benigni e/o maligni, latrogna (farmaci)

carenza ormonale → iposecrezione: assenza di

• feedback

risposta anmala allìormone (livelli di ormoni):

• disfunzione recettoriale

L’ormone somministrato a scopo terapeutico agisce in

retroazione negativa come l’ormone endogeno. 93

Ghiandola tiroide

Secerne ormoni tiroidei o iodotironine:

tetraiodotironina T4

• triiodotironina T3

La ghiandola tiroide giace sulla trachea poco al di sotto della laringe e consiste di due lobi connessi

da una striscia sottile

La funzione principale della tiroide è la sintesi e l’immagazzinamento degli ormoni tiroidei. l’unità

funzionale della tiroide è rappresentata dal follicolo, costituito da uno strato di cellule epiteliali che

delimitano una cavità pini di colloide dove è contenuta la tireoglobulina. La porzione apicale delle

cellule follicolari si affaccia sul lume follicolare contente colloide, mentre quella basolaterale

prende rapporti con lo spazio interstiziale e quindi col torrente circolatorio.

Il follicolo tiroideo è composto da due tipi cellulari: cellula follicolare, che secerne ormoni tiroidei

ed è responsabile del metabolismo basale; cellula C

parafollicolare, che secerne clcitonina e regola la

calcemia.

Sintesi degli ormoni tiroidei

Gli ormoni tiroidei sono prodotti dalla tirosina e dallo

iodio. La tirosina viene messa a disposizione dalla tireoglobulina Tg; lo iodio

viene concentrato nel

tireocita grazie ad un

meccanismo di trasporto

specifico di memebrana, il

NIS. Il meccanismo

dell’organificazione dello

iodio nella Tg è attuato

dalla tireoperossidasi o

TPO. La sintesi degli

ormoni tiroidei avviene

nella colloide dei follicoli

tiroidei.

TH: omone di rilascio del

TSH, peptide ipotalamico

di 3 AA prodotto nella

94

regione parvocellulare del nucleo paraventricolare in modo discontinuo, stimola la secrezione

ipofisaria di TSH.

TSH: ormone tireotropo, glicoproteina prodotta dalle cellule tireotrope dell’ipofisi,

composta da una subunità alfa di 92 aa (in comune con LH, FSH e hCG) e da una

beta di 192 aa. Ha secrezione pulsatile con periodi di 2 ore, che aumenta nel

periodo antecedente il sonno. Controlla la produzione di ormoni tiroidei da parte

delle cellule follicolari tiroidee. Tramite feedback negativo riduce la secrezione di

THR. La secrezione di TSH è inibita da: ormoni tiroidei, agonisti dopaminergici,

analoghi della somatostatina, glucocorticoidi.

Ormoni tiroidei: triiodotironina T3 e tiroxina T4, prodotti dalle cellula follicolari

tiroidee in risposta al TSH.

Gli ormon tiroidei in ircolo sono rappresentati soprattuto dal T4. Il T3 circolante deriva per l’80%

dalla desiodazione di T4 in periferia. T4 e T3 circolano legati a proteine plasmatiche:

TBG: thyroxine binding globulin, ogni molecola lega una molecola di T4 o T3. Lega il 70%

• della T4 circolante e l’80% della T3 circolante.

TTR: transthyretin, trasporta anche il retinolo. Lega l’11% della T4 circolante e il 9% della

• T3 circolante.

Albumina: lega il 20% della T4 circolante e l’11% della T3 circolante.

• La forma attiva a livello cellulare è rappresentata dal T3,

che deriva per metabolizzazione del T4, cui viene tolto

un atomo di iodio sull’anello esterno da parte delle

desiodasi. Gran parte del T3 si forma all’interno delle

cellule bersaglio. D1 è espressa soprattuto nel fegato e

nel rene. D2 è espressa soprattuto nel muscolo scheletrico e cardiaco, sistema nervoso centrale,

cute, ipofisi, tiroide. D3 toglie un atomo di iodio sull’anello interno di T4 o T3, inattivandole; è

espressa soprattutto in placenta, sistema nervoso centrale e fegato fetale.

Effetti biologici degli ormoni tiroidei:

non essenziale per la vita adulta ma migliora la qualità della vitaminacontrollo del

• metabolismo basale (valore basale indice att. Tiroide)

produzione di calore (efeetto calorieno) (stimolo freddo negli infanti)

• aumento dei substrati per il metabolismo ossidativo

• aumento del consumo di ossigeno

• effetto simpaticomimetico (aumentata sensibilità alle catecolamine)

• stimolazione della funzione cardiaca e aumento della gittata

• 95

stimolazione della crescita nei bambini (aumento della secrezione di GH e IGF)

• sviluppo del SNC

Azione termogetica: dipende da un aumento del metabolismo ossidativo mitocondriale. Aumento

dell’attività metabolica di tutti i tessuti (auento del consumo di ossigeno, della produzione di calore

e della velocità di utilizzazione delle sostanze energetiche)

Effetti sul metabolismo glucidico:

inducono la produzione epatica di glucosio: aumenta la glicogenolisi e la gluconeogenesi

• promuovono l’utilizzazione del glucosio: aumenta l’attività di enzimi coinvolti

• nell’ossidazione del glucosio

Sintesi proteiche:

aumento delle intesi proteiche (proteine strutturali, enzimi) → effetto trofico sul muscolo

• stimolano l’ossificazione endocondriale, la crescita lineare e la maturazione dei centri

• epifisario

favoriscono la maturazione e l’attività dei condrociti nella cartilagine della lamina di

• accrescimento

gli effetti sulla crescita lineare sono in buona parte mediati dalla loro azione sulla secrezione

• di GH e di IGF-I

hanno azione sulla matrice proteica e sulla mineralizzazione dell’osso

• nell’adulto, accelerano il rimodellamento osseo con effetto prevalente sul riassorbimento.

• Gli osteoblasti posseggono recettori per T3

Se in eccesso gli ormoni tiroidei promuovono il catabolismo delle proteine muscolari, gli

amminoacidi derivanti dalla loro degradazione divengono substrato energetico.

Effetti sul sistema nervoso centrale

Regolano lo sviluppo e la differenziazione del sistema nervoso centrale durante la vita fetale e nelle

prime settimane di vita, quando assicurano una corretta mielinizzazione delle strutture nervose.

→ deficit della funzionalità tiroidea in epoca precoce comportano gravi ripercussioni sul SNC e

possono compromettere il quoziente intellettivo del soggetto.

Effetti sul sistema cardiovascolare

azione diretta a livello cardiaco

• azione mediata

• 96

dal ssitema simpatico adrenergico (catecolamine)

• dagli effetti metabolici sui vasi

→ effetto ionotropo positivo e cronotropo positivo

→ aumenta il ritorno venoso al cuore

Disfunzioni tiroidee

Gozzo: aumento di volume della ghiandola tiroidea. Può essere diffuso (la ghiandola aumenta

globalmente di volume) o nodulare (compaiono uno o più noduli aumentati di volume nel contesto

della tiroide). Può essere eutiroideo (la ghiandola funziona normalmente) o tossico (la ghiandola

produce troppi ormoni tiroidei) o associarsi ad una condizione di ipotiroidismo (scarsa produzione

di ormoni tiroide). Il gozzo può verificarsi in caso sia di ipotiroidismo sia di ipertiroidismo.

nell’ipotiroidismo dovuta a carenza di iodio, l’assenza della regolazione a retroazione negativa

aumenta la secrezione di TSH e provoca la formazione del gozzo. Nel morbo di Graves le

immunoglobuline stimolanti la tiroide TSI si legano ai recettori per il TSH a livello della tiroide e

determinano l’ipertrofia della ghiandola.

L’immunoglobulina tiroide-stimolante TS, un

anticorpo prodotto erroneamente nella

condizione autoimmune che caratterizza la

malattia di Graves, si lega con il recettore per

il TSH sulla ghiandola tiroide e continua a

stimolarla con modalità svincolata dal

fisiologico meccanismo controllo del

feedback negativo. 97 21/11/2016

Ghiandole surrenali

midollare → catecolamine

• corticale → corticosteroidi (glucocorticoidi (colesterolo), mineralcorticoidi (aldosterone),

• ormoni sessuali)

per l’asse ipotalamo-ipofisi è importante la zona fascicolata che rilascia glucorticoidi, come

cortisolo per il controllo glicemico. Dalla zona più esterna viene rilasciato aldosterone. Dalla zona

reticolare si ha il rilascio di ormoni sessuali.

L’aldosterone viene prodotto in seguito all’attivazione del sistema renina-angiotesnsina e alla

liberazione di ACTH da parte dell’ipofiti e dalla concentrazione di potassio. Gli stimoli inducono

ipovolemia (emorragia, ortostatismo), iponatriemia, iperkaliemia

Il cortisolo viene liberato dalla zona fascicolata sotto l’azione dell’ACTH. È in equilibrio con il

cortisone. Il cortisolo regola la sua produzione tramite meccanismi a feedabck tramite l’asse

ipotalamo-ipofisi. È definito l’ormone dello stress. È uno degli ormoni per la risposta integrata allo

stress.

Ipotalamo libera CRH che

stimolo l’adenoipofisi a

liberare ACTH che agisce

sulla corticale del surrene a

liberare cortisolo. Il cortisolo

agisce a livello del fegato e del

muscolo, stimolando

l’aumento di livello

plasmatico di glucosio:

catabolismo proteico e

gluconeogenesi. Ha un’azione

inibitoria sul sistema

immunitario. Stimola

l’efficacia del glucagone ed è

permissivo anche per le

catecolammine, tutti ormoni

che agiscono in condizioni di stress, in modo da aumentare il glucosio nel sangue.

Il catabolismo proteico non riguarda solo il muscolo, ma anche l’osso, il connettivo. Il cortisolo

agisce anche a livello renale, sul tono delle arteriole.

98

Il rilascio del cortisolo è sincronizzato con il ciclo sonno-

veglia: si ha un minimo prima di addormentarsi e un

massimo prima di svegliarsi.

Il cortisolo è essenziale per evitare digiuno prolungato. È

essenziale per mantenere i livelli di glucosio nel sangue a

livello fisiologico

Ipocortisolismo: l’effetto principale è ipoglicemia.

• Sono delle malattie autoimmuni del surrene,

deficit a livello enzimatico per la sintesi di

cortisolo, deficit a livello del rilascio di ACTH o eccesso di androgeni

ipercortisolismo: può essere un problema primario come un tumore a livello surrenale o

• ipofisario oppure un problema latrogeno, a causa di terapie prolungate con costisolo. Ne

cosnegue:

iperglicemia → diabete

• arti deboli

• obesità addominale

• alterazioni cicliche dell’umore

• difficoltà di apprendimento

Risposta allo stress

L’agente stressante può rispondere in modo specifico o in modo generalizzato. Vi è un centro che

regola la risposta integrata allo stress che è l’ipotalamo: integrazione della risposta ormonale

assieme a quella del sistema autonomo.

1) SNA ortosimpatico: aumento della funzione cardiaca e respiratoria, vasocostrizione

periferica (re e sistema digerente) e ridistribuzione del flusso sanguigno (cuore e muscolo),

azione ormonale dell’adrenalina

2) sistema CRH-ACTH-Cortisolo: catabolismo proteine e lipidi e aumento concentrazione

plasmatica di glucosio

3) sistema renina-angiotensina-aldosterone e ADH: controllo del volume plasmatico

99

Il sistema cardio-vascolare (apparato

cardiocircolatorio)

Un sistema cardiovascolare è dato da una seri di tubi (i

vasi) pieni di liquido (il sangue) e connessi a una pompa

(il cuore).

Il cuore può essere rappresentato come dall’insieme di 2

pompe, il ventricolo destro è la pompa che permette di

spingere il sangue a livello del circolo polmonare, dove il

sangue torna a livello dell’atrio sinistro ossigenato, e

grazie alla pompa ventricolare sinistra viene spinto in

tutto l’organismo.

La parte destra è importante per il circolo polmonare,

mentre la parte sinistra per il circolo sistemico. Si

differenziano in quanto un circolo, quello polmonare, è un

circolo a bassa pressione, mentre il circolo sistemico è un

circolo ad alta pressione.

Con il sangue vengono trasportati nutrienti, vitamine, ioni

e acqua, assorbiti dal sistema digerente; ossigeno diffuso

dai polmoni, CO diffuso dal metabolismo dei tessuti,

2

ormoni secreti dal sistema endocrino ai bersagli specifici e cataboliti che le cellule devono

eliminare.

I vasi che trasportano il sangue dal cuore verso la periferia sono detti arterie; i vasi che dalla

periferia tornano al cuore sono detti vene.

Cuore

il cuore è un organo muscolare situato al centro della cavità toracica, si trova sul lato ventrale

(anteriore) in mezzo ai due polmoni e con l’apice che entra in contatto con il diaframma. È

suddiviso da una parete centrale, il setto, è quadricamerale: atrio destro ventricolo destro, atrio

sinistro, ventricolo sinistro. Ogni atrio riceve il sangue di ritorno al cuore e da un ventricolo pompa

il sangue nei vasi. La parte destra del cuore riceve il sangue proveniente dai tessuti periferici e lo

invia ai polmoni per essere ossigenato; la parte sinistra riceva il sangue appena ossigenato a livello

polmonare e lo pompa verso i tessuti di tutto l’organismo.

Dall’atrio destro il sangue passa nel ventricolo destro. Da qui è pompato attraverso le arterie

polmonari nei polmoni, dove viene ossigenato. Dai polmoni il sangue torna verso il lato sinistro del

cuore attraverso le vene polmonari. L’insieme dei vasi che si portano dal ventricolo destro ai

100

polmoni e tornano all’atrio sinistro viene definito complessivamente circolazione polmonare. Il

sangue proveniente dai polmoni rientra nel cuore a livello dell’atrio sinistro e successivamente

passa nel ventricolo sinistro. Il sangue pompato dal ventricolo sinistro entra in una grande arteria,

l’aorta. L’aorta si ramifica in una serie di arterie sempre più piccole fino a sfociare in una rete di

capillari. Il sangue dai capillari passa poi nel versante venoso della circolazione, muovendosi dalle

piccole vene verso quelle sempre più grandi. Le vene provenienti dalla parte superiore del corpo

confluiscono a formare la vena cava superiore; le vene provenineti dalla parte inferiore del corpo

formano la vena cava inferiore. Le due vene casi si svuotano nell’atrio destro. L’insieme dei vasi

che si portano dal lato sinistro del cuore verso i tessuti e che ritornano al lato destro del cuore è

complessivamente definito circolazione sistemica.

Il cuore, esternamente, è rivestito da una memebrana, che gli permette lo scorrimento durante le fasi

di contrazioni e di rilassamento, il pericardio. Uno strato sottile di un liquido limpido, il liquido

pericardico, lubrifica la superficie eterna del cuore mentre questo batte all’interno del sacco

pericardico.

Il cuore è costituito tra 3 starti distinti:

endocardio: strato più interno, tessuto epiteliale che delimita l’interno sistema circolatorio

• miocardio: lo strato più spesso, contenente il muscolo cardiaco

• epicardio: memebrana esterna sottile attorno al cuore

Gran parte della massa del cuore è costituita dalle cellule muscolari cardiache, o miocardio. La

maggior parte del miocardio è contrattile, ma circa l’1% delle cellule miocardiche è specializzato

nel genere spontaneamente potenziali d’azione. Il cuore può contrarsi senza essere connesso con

altre parti dell’organismo perché il segnale della contrazione è miogeno, cioè origina all’interno

dello stesso miocardio.

Il cuore presenta quattro anelli di tessuto connettivo fibroso su cui si inseriscono i lembi delle

quattro valvole cardiache, tali anelli costituiscono sia l’origine sia l’inserzione terminale del

miocardio, disposizione questa che fa avvicinare la base e l’apice del cuore durante la contrazione

101

dei ventricoli. Inoltre il tessuto connettivo agisce da isolante elettrico, bloccando la trasmissione

della maggior parte dei segnali elettrici tra gli atri e i ventricoli. Questa organizzazione assicura che

i segnali elettrici siano trasmessi, attraverso uno speciale sistema di conduzione, all’apice del cuore

per garantire la contrazione del ventricolo dal basso verso l’alto.

Il flusso nel cuore procede in un’unica direzione. Due gruppi

di valvole assicurano questa unidirezionalità: le valvole

atrioventricolari poste tra gli atri e i ventricoli, e le valvole

semilunari poste tra i ventricoli e le arterie. Nonostante i due

tipi di valvole presentino una struttura molto differente, tutte

perseguono lo stesso scopo: prevenire il flusso retrogrado di

sangue. I punti di passaggio tra gli atri e i ventricoli sono

controllati dalle valvole atrioventricolari. Queste sono

costituite da sottili lembi di tessuto attaccati con la loro base a

un anello di tessuto connettivo. Le valvole si aprono e si

chiudono passivamente in base alla spinta del flusso ematico.

La valvola che separa l’atrio destro dal ventricolo destro

presenta tre lembi ed è detta valvola tricuspide. La valvola tra l’atrio sinistro e il ventricolo sinistro

possiede solo due lembi ed è detta valvola bicuspide, o valvola mitrale.

Le valvole semilunari si trovano nel punto di passaggio tra ventricoli e grosse arterie la valvola

aortica si trova tra il ventricolo di sinistra e l’aorta, mentre la valvola polmonare è localizzata tra il

ventricolo di destra e l’arteria polmonare. Entrambe le valvole semilunari presentano tre lembi a

forma di coppa che si chiudono di scatto quando il sangue, tentando di fluire indietro verso il

ventricolo, le riempie.

Conduzione elettrica

il cuore è una pompa autoritmica, in quanto il muscolo non ha bisogno strettamente

dell’innervazione per contrarsi. La zona principale è il nodo del seno atriale NSA, vicino alla vena

cava superiore. È formata da cardiomiociti, che fanno potenziali d’azione per tutta la vita. Tale zona

viene definita anche pacemaker. Un’altra zona autoritmica è la zona dell’atrio ventricolare che ha

una frequenza inferiore rispetto a quella del seno atriale. Le cellule miocardiche autoritmiche sono

anatomicamente distinte dalle cellule contrattili: sono piccole e contengono una minore quantità di

fibre contrattili. Dal momento che non possiedono sarcomeri organizzati, le cellule autoritmiche

non contribuiscono alla forza contrattile del cuore.

La comunicazione elettrica nel cuore inizia con un potenziale d’azione generato da una cellula

autoritmica. La depolarizzazione si propaga rapidamente alle cellule adiacenti attraverso le

giunzioni comunicanti presenti nei dischi intercalari. L’onda di depolarizzazione è seguita da

un’onda di contrazione che passa prima attraverso gli atri per poi trasferirsi ai ventricoli. La

depolarizzazione inizia nel nodo senoatriale (nodo SA), un gruppo di cellule autoritmiche situato

102

nell’atrio destro in prossimità dello sbocco della vena cava superiore e che rappresenta i principale

pacemaker cardiaco. L’onda di depolarizzazione si diffonde poi rapidamente tramite un sistema

specializzato di conduzione costituito da fibre autoritmiche non contrattili. Una via internodale

ramificata collega il nodo SA al nodo atrioventricolare (nodo AV), un gruppo di cellule

autoritmiche poste in prossimità del pavimento dell’atrio destro. Dal nodo AV la depolarizzazione

passa alle fibre del Purkinje del fascio atrioventricolare (fascio AV) situato nella parete (setto)

che separa i ventricoli. Le fibre del Purkinje sono cellule di conduzione specializzate che

trasmettono i segnali elettrici molto rapidamente. Dopo aver percorso un breve tratto nel setto, il

fasci AV si divide in una branca destra e una branca sinistra. Le fibre delle due branche raggiungono

l’apice cardiaco dove si suddividono in fibre del Purkinje più piccole, che si diramano tra le cellule

contrattili.

Quando i potenziali d’azione si propagano attraverso gli atri incontrano lo scheletro fibroso

cardiaco alla giunzione tra atri e ventricoli. Questa barriera impedisce il trasferimento dei segnali

elettrici dagli atri ai ventricoli: di conseguenza, il nodo AV è il solo percorso attraverso il quale i

potenziali d’azione possono raggiungere le fibre contrattili ventricolari.

Se i segnali elettrici fossero condotti direttamente dagli atri ai ventricoli la contrazione ventricolare

partirebbe dalla parte superiore. In tal caso il sangue verrebbe spinto in basso e verrebbe

intrappolato a livello del fondo del ventricolo.

Il nodo AV è in grado di ritardare lievemente la trasmissione dei potenziali d’azione, permettendo

agli atri di completare la loro contrazione prima che abbia inizio la contrazione ventricolare. Il

ritardo del nodo AV è determinato da un rallentamento della conduzione attraverso le cellule nodali.

103

Il potenziale del nodo AV è molto simile del nodo del seno. Le cellule del nodo AV scaricano a

frequenza bassa.

Le cellule del nodo SA determinano la frequenza a cui il cuore batte. Nel cuore il nodo SA è il

pacemaker più veloce e normalmente determina la frequenza

Il nodo del seno è la zona pacemaker principale perché ha la frequenza più elevata. Le altre zone

autoritmiche sono: zona AV e cellule del Purkinje.

Foci ectopici: si generano in condizioni patologiche e possono diventare segnapassi cardiaci se:

ritmicità aumentata

• ritmicità del segnapasso superiore è depressa

• le vie di conduzione tra le regioni dei foci ectopici e quelle che ospitano i segnapassi a

• ritmicità più rapida sono interrotte.

La conduzione elettrica è modulata sia dal sistema nervoso autonomo simpatico che parasimpatico.

Effetto dromotropo positivo: simpatico, diminuisce il tempo di conduzione AV

• 104

effetto dromotropo negativo: parasimpatico: aumenta il tempo di conduzione AV

Il cuore è costituito da:

Miociti di lavoro

ventricolari: il potenziale d’azione è molto lungo, la fase di plateau è fondamentale per

• l’attività del ventricolo in quanto durante quella fase il ventricolo spinge il sangue nei vasi

(fase di sistole)

atriali

hanno tutte funzioni contrattile e di trasmissione dell’impulso elettrico da cellula-cellula attraverso

le gap-junction.

Cellule pacemaker: non abbiamo una vera e propria fase

di diastole, ma si ha una fase di deporalizzazione lenta o

fase 4, che porta a soglia, in modo da far partire il

potenziale d’azione da queste cellule.

Elettrofisiologia cardiaca

Fase zero: apertura canali del sodio

• fase 1: veloce

• fase 2: plateau

• fase 3: ripolarizzazione

• fase 4: resting

Nel NSA e NAV

fase zero: non è molto ripida

• fase 1: manca

• fase 2: plateau

• fase 3: ripolarizzazione

• fase 4: depolarizzazione diastolica, dove il potenziale di memebrana depolarizza fino a che

• viene raggiunta la soglia per la genesi del potenziale d’azione successivo.

Nel ventricolo: I partecipa nella fase zero e solo in

Na

condizioni patologiche può aumentare in fase di plateau, in

quando in condizioni fisiologiche non vi è una conduzione

sostenuta durante il plateau.

Nel NSA e NAV vi I , in quanto si attivano i canali del

CaL

calcio voltaggio dipendente e il calcio entra e determina la

105

fase zero. Si ha il mantenimento del plateu. La fase 4 è determinata da un flusso ionico in ingresso

grazie alla presenza della corrente pacemaker. Il canale I è fondamentale per la genesi della fase di

f

polarizzazione lenta. È un canale voltaggio dipendente, ma anomalo perché non è così sensibile ai

cambiamenti di voltaggio e inoltre si apre in condizioni di iperpolarizzazione. Il canale è ohmico,

proporzionalità diretta tra voltaggio e intensità. La pendenza della retta da luogo alla conduttanza

(I/R). Se il canale si comporta in modo ohmico il canale conduce bene in entrate e in uscita e quindi

la pendenza della retta risulta essere uguale in qualsiasi punto. Questo canale è regolato

direttamente dal cAMP, il quale aumenta la probabilità di apertura del canale in modo diretto.

I è un canale non voltaggio dipendente che è

K1

normalmente aperto in diastole e conduce corrente

uscente durante la fase di resting nei miociti ventricolari.

Durante il plateau è zero, ma durante l’ultima fase di

ripolarizzazione aumenta. Questo canale è assente o

poco espresso nelle cellule nodali. La funzione di questo

canale è quello di mantenere negativo il potenziale di

resting dei miociti, spingendo il potenziale di

memebrana verso il potenziale del potassio -80mV.

Conduce in modo tonico durante tutta la diastole. Tale

canale non è un canale ohmico, ma è un rettificatore, in

quanto conduce bene in un senso, ma male nell’altro. I è un rettificatore entrante, in quanto la

K1

pendenza della curva è massima nella porzione entrante.

IKACH è aperto sollo in presenza di acetilcolina ovvero in modulazione parasimpatica.

La rettificazione è data da divalenti e poliammine che dal lato intra bloccano il canale.

Effetto cronotropo positivo

• effetto cronotropo negativo

per cambiare la frequenza si può cambiare la soglia del potenziale d’azione dei canali calcio ad alta

soglia; oppure si può spostare il potenziale d’azione massimo; o per un cambiamento nella

pendenza della fase 4. 106 23/11/16

Modulare la frequenza vuol dire agire sulle cellule pacemaker, modulando la pendenza della fase 4,

più ripida raggiungimento della soglia più veloce.

Il sistema simpatico va ad agire sui recettori beta-adrenergici, e

il parasimpatico agisce sui muscarinici, e agisce principalmente

sulla adenilato ciclasi. In un caso viene stimolata la via e in un

altro caso inibito, a valle si trova la PKA. Il beta recettore

aumenta la frequenza cardiaca perchè attiva la via che coinvolge

direttamente cAMP (non passa per PKA) e ne aumenta la

concentrazione.

In presenza del parasimpatico diminuisce cAMP e quindi anche la frequenza cardiaca.

L'acetilcolina agisce su M2 che oltre a inibire cAMP agisce su un canale del potassio ed è una

risposta molto veolce. L'attivazione del KACh (canale del potassio) è favorita da subunità beta-

gamma che lo apre. L'attivazione del canale tende a portare il potenziale di membrana più negativo

e cerca di riattivare IF. Viene inibito il canale pacemaker e il canale di potassio. Il bilancio se è a

favore del canale di potassio può avvenire l'arresto.

Qualsiasi sostnza chimica in grado di influenzare la contrattilità viene definita agente inotropo e la

sua azione viene denominata come effetto inotropo. Se una sostanza determina un aumento della

forza di contrazione, si dice che esercita un effetto ionotropo positivo. Per esempio, le catecolamine

adrenalina e noradrenalina e la digitale aumentano la contrattilità cardiaca, e pertanto hanno un

effetto inotropo positivo. Le sostanze chimiche con effetto inotropo negativo diminuiscono la

2+

contrattilità. Il meccanismo responsabile dell’incremento dell’ingresso e del deposito di Ca indotto

dalle catecolammine, che è alla base del loro effetto inoropo positivo. Adrenalina e noradrenalina si

legano e attivano i recettori adrenergici β presenti nella memebrana delle cellule miocardiche. Una

1

volta attivati, recettori β utilizzano cAMP per promuovere la fosforilazione di specifiche proteine

1 2+

intracellulari. La fosforilazione dei canali voltaggio-dipendenti del Ca aumenta la probabilità che

essi si aprano in seguito a una depolarizzazione di memebrana, un maggior numero di canali aperti

2+

permette l’ingresso di una maggiore quantità di Ca nella cellula.

2+

Le catecolamine promuovono l’accumulo di Ca nel reticolo sarcoplasmatico attraverso l’azione

su una proteina regolatrice, il fosfolambano. La fosforilazione del fosfolambano incrementa

2+ 2+

l’attività della Ca -ATPasi el reticolo sarcoplasmatico. Questa ATPasi accumula Ca nel rticolo

sarcoplasmatico in modo che ne divnti disponibile una quantità maggiore per il rilascio del calcio

2+

calcio-indotto. Un aumento del Ca citosolicodetermina un aumento del numero di ponti

trasversalia ttivi: dato ce la forza di contrazione aumenta in proporzione al numero dei ponti

trasversali attivi, il risutato finale della stimolazione catecolaminergica è una contrazione più forte.

+ +

I digitalici sono composti altamente tossici che depirmono l’attività della Na /K -ATPasi in tutte le

+ + +

cellule, non solo in quelle cardiache in presenza di una depressa attività della Na /K -ATPasi, l’Na

si accumula nel citosol e pertanto il suo gradiente di concentrazzione a cavallo della memebrana

107

cellula diminuisce. Nelle cellule miocardiche i digitalici diminuiscono la capacità delle cellule di

+ 2+

rimuovere il calcio tramite lo scambiatore Na -Ca . Il risultante incremento della cocnentrazione di

2+

Ca nel citosol determina una contrazione miocardica più potente.

Attività elettrica alle cellule

A livello dell'organismo si può visualizzare diverse fasi del potenziali d'azione.

L’elettrocardiogramma o ECG fornisce informazioni indirette sul funzionamento del cuore.

L’ECG presenta due componenti principali: onde e segmenti. In un ECG normale si possono

distinguere 3 onde principali:

onda P: corrisponde alla depolarizzazione degli atri

• complesso QRS: rappresenta la progressione dell’onda di depolarizzazione nei ventricoli.

• onda T: rappresenta la ripolarizzazione dei ventrioli.

La contrazione atriale inizia nell’ultma fase dell’onda P e continua durante il segmento PR. La

contrazione ventricolare inizia subito dopo l’onda Q e continua fino all’onda T.

108

Un potenziale d’azione è un evento elttrico in una singola

cellula, registrato con un elettrodo intracellulare. Al contrario,

l’ECG è una registrazione ectracelulare che corrisponde alla

risultante di molti potenziali d’azione che si verficano nel

miocardio in un determinato momento.

Una patologia cardiaca che può essere rilevata con l’ECG è la

sinrome del QT lungo (LQTS), caratterizzata

dall’allungamento anomalo dell’intervallo QT. L’LQQTS

presenta varie forme. Molte sono delle canalopatie congenite,

+ +

dovute a mutazioni dei canali del Na o del K presenti nelle

cellule miocardiche.

Onda P: eccitazione atriale (100ms)

• PQ: ripolarizzazione atriale, coduzione atrio

• ventricolare 100ms

QRS: eccitazione ventricolare

• ST: ripolarizzazione

• ventrciolare 109

Sequenza di eventi

La conduzione, come nel neurone,

è un processo passivo che dipende

dal tessuto e dalla disperisione di

carica. I miociti sono connessi da

Gap juctions che sono localizzate

lungo l'asse di trasmissione

longitudinale, ma vi è anche una

trasmissione trasversale tutte e due

devono agire in concerto. Le Gap

junctions sono connessine e la

maggiorn parte si trova nei dischi

intercalari, ma anche a livello

trasversale. Le gap junctions sono

sempre aperte e permettono il

passaggio del segnale elettrico ma anche quello di piccole molecole; se si presenta un danno, come

una zona ischemica, il flusso di calcio si interrompe, portando alla chiusura della gap junction. Uno

dei parametri altamente controllati è il pH, che è fondamentale per l’apertura e la chiusura delle gap

junction. Qundi possono chiudersi al cambiamento di conc di calcio e pH.

→ Effetto source-sink: la carica difonde lungo il citosol e le GJ, depolarizzando la cellula vicina.

In quest’ultima, parte della carica depolarizza la memebrana (si deposita sulla capacità) parte viene

cortocircuitata dalla I . Prima di divenire sede del potenziale d’azione, la cellula drena caricadalla

K1

sorgente e rappresenta, qundi, un pozzo di carica. La dimensione del pozzo è proporzionale al

numero di cellle che drenano corrente dalla sorgente e alla conduttanza della loro membrana si noti

che nel caso della propagazione i termini sorgente (source) e pozzo (sink) sono convenzionalmente

riferitial versante intracellulare della memebrana, essi hanno quindi significato diverso dagli stessi

termini usati nel definire la genesi del dipolo nelle registrazioni extracellulari dell’attività

neuronale. 110

Circuito di propagazione

definizione di conduzione: il potenziale d'azione parte da un punto e si deve propagare, perchè la

propagazione sia efficace è importante che ci sia una dispersione di carica più bassa possibile. Tutte

le cellule sono canali aperti e quindi avviene la dispersione di carica verso l'esterno. La sorgenete

deve dare una carica superiore al carico liminare (minimo) del pozzo, se è uguale prima o poi si

ferma la conduzione. La sorgente sarà un insieme di cellule che dipende dalla corrente di calcio o

sodio in atri e ventricoli.

Area liminare della sorgente: numero minimo di cellule che serve per eccitare il pozzo e portarlo

a soglia. Il fattore di sicurezza è minimo ai nodi rispetto alle altre regioni.

Pozzo: carico imposto dalla sorgente. Quando diminuisce il fattore di sicurezza? quando diminuisce

l'area liminare oppure il pozzo è poco eccitabile, la perdita di cariche causa una diminuzione della

resistenza di membrana perchè ci sono tanti canali ionici aperti.

L'accoppiamento contrazione-eccitazione avviene tramite transiente di calcio. Questo avviene

grazie al sarcolemma.

Carico inversamente proporzionale alla ressitenza assiale. La direzione dell’impulso (ortodromico)

può divenire antidromico (sorgente piccola con un carico elevato) e causare disturbi del ritmo (es.

fibre del Purkinje vs miocardio di lavoro).

Proteine cruciali

-I canali del calcio voltaggio dipendenti ad alta soglia (DHPR)

-RIR canale che se si apre permette il passaggio di calcio

-SERCA è una ATPasi che è fosforilata dal fosfolambano inibitore. Rilassamento e quindi il calcio

torna al reticolo o viene eliminato. Attivo una corrente netta in entrata se attivo una normal mode,

tre sodio permettono l'espulsione dello ione calcio. Dal normal mode può funzionare in reverse

mode (portare dentro calcio e eliminare sodio). Senza lo ione calcio actina e miosina non possono

interagire. Se il calcio è basso impedisce alla testa di miosina di interagine con la troponina. La

contrazione avviene solo in presenza di calcio ( per il legame tra miosina e actina) e ATP

(fondamentale nei ponti trasversi). Il ciclo di ponti trasversi si attacca, si sposta e si ristacca.

Da dove arriva il calcio nel muscolo cardiaco? E' quello esterno e quindi serve un trigger per far

entrare calcio e permettere la contrazione. Ma questo non è sufficiente.

Nello scheletrico il flusso in entrata non è fondamentale come nel cardiaco.

111

Nel cardiaco è necessario un flusso in ingresso, canale L e RYR. Il potenziale d'azione arriva attiva

il canale L, RYR si apre ed esce calcio. Nello scheletrico c'è un interazione fisica tra tra RYR e L e

si parla di VICR perchè appunto il calcio non è fondamentale.

L'organizzazione di RYR:

-RYR 2 è quello cardiaco

-RYR 1 è quello scheletrico. Nello scheletrico DHPR si accoppia a RYR formando dei cluster,

mentre nel cardiaco non ci deve essere per forza contatto.

Quando il calcio aumenta troppo i RYR si aprono in modo sregolato portando a patologie. Perchè

tutto funzioni bene i RYR si devono aprire in cluster per generare transienti di calcio.

Sistemi che smaltiscono il calcio

SERCA

E' un ATPasi presenta residuo di acido aspartico che può essere fosforilato

Per ogni molecola di ATP vengono trasportati 2 ioni calcio. C'è una proteina detta fosfolambano che

esiste in forma pentamerica e monomerica. Interagisce con SERCA inibendola. Diventa meno affine

a SERCA se viene fosforilato e si stacca. Tutti i neurotrasmettitori che agiscono attraverso il

pathway di PKA avranno rilevanza nel controllare il calcio. Effetto lusitropo positivo: aumenta la

velocità con cui si rilassa il muscolo.

NCX

Lo scambiatore può essere utilizzato in reverse mode e normal

mode. In condizioni normali l'NCX gira in tutta la diastole in normal

mode. Dipende dai flussi ionici di calcio e sodio e come cambiano

sotto la membrana durante l'attività elettrica. La corrente di

scambiatore è entrante durante tutta la diastole e la sistola ovvero

eflusso di calcio nomal mode. Anche in condizioni fisiologiche c'è

un piccolo ingresso di calcio. Normalmente la sua funzione è di

espellere il calcio. Il ruolo dello scambiatore sodio/calcio è

importante: se la frequenza aumenta (70-140 battiti al minuto) si accorcia la diastole e diminuisce la

fase in cui viene espulso calcio. Ad un aumento di frequenza aumenta la forza, meno calcio viene

eliminato (si accumula) e si contrae di più.

Muscolo cardiaco e scheletrico a confronto

Le cellule muscolari cardiache differiscono per diversi aspetti da quelle del muscolo scheletrico,

mentre presentano alcune proprietà tipiche del muscolo liscio.

112

1) Le cellule muscolari cardiache sono molto più piccole delle cellule muscolari scheletriche e

possiedono un singolo nucleo.

2) Le singole cellule miocardiche si ramificano e si collegano con le cellule adiacenti tramite le

loro estremità per formare una rete complessa. Le giunzioni cellulari, note come dischi

intercalari sono costituite da membrane interdigitate che contengono desmosomi e giunzioni

comunicanti.

3) Le giunzioni comunicanti (gap junction) presenti nei dischi intercalari consentono la

connessione elettrica di cellule adiacenti. Ne consegue che le onde di depolarizzazione

possono diffondere velocemente da cellula a cellula, facendo sì che le cellule cardiache si

contraggano quasi simultaneamente. A questo riguardo, il muscolo cardiaco assomiglia al

muscolo liscio unitario.

4) I tubuli T delle cellule miocardiche sono più grandi di quelli presenti nelle cellule muscolari

scheletriche e si ramificano all’interno della cellula miocardica.

5) Il reticolo sarcoplasmatico delle cellule miocardiche è meno esteso rispetto a quello delle 2+

cellule muscolari scheletriche, riflettendo il fatto che il miocardio di pende in parte dal Ca

extracellulare per iniziare la contrazione. Sotto questo aspetto, il miocardio assomiglia al

muscolo liscio.

6) Circa un terzo del volume di una cellula cardiaca contrattile è occupato da mitocondri. È

stato stimato che il miocardio utilizza circa il 70-80% dell’ossigeno trasportato dal sangue

che irrora il cuore.

Anche nel miocardio il potenziale d’azione avvia l’accoppiamento eccitazione-contrazione, con la

differenza che tale potenziale d’azione è originato in modo spontaneo a livello delle cellule

pacemaker cardiache e si diffonde alle cellule contrattili attraverso le gap junction. Quando un

potenziale d’azione raggiunge una cellula contrattile, esso diffonde lungo il sarcolemma e i tubuli T,

2+

a livello dei quali determina l’apertura dei canali voltagio-dipendenti per il Ca presenti nella

2+

memebrana cellulare. Attraverso questi canali, il Ca entra nella cellula e promuove l’apertura dei

recettori-canali per la rianodina presenti nel reticolo sarcoplasmatico. I recettori per la rianodina

2+

2+

sono dei canali per il Ca e la loro apertura innesca un processo noto come rilascio del Ca calcio-

2+

indotto. Il Ca accumulato nel reticolo sarcoplasmatico fluisce nel citosol, provocando una

2+

“scarica” di Ca . Scariche multiple dovute all’apertura di diversi canali RyR si sommano per

2+

creare il segnale di Ca . 113

2+

Il Ca diffonde attraverso il citosol verso gli elementi contrattili, dove gli ioni si legano alla tropina

e innescano il ciclo di formazione di ponti trasversali e quindi il movimento. La contrazione del

miocardio si verifica attraverso lo stesso meccanismo di scorrimento dei filamenti che si ha nel

2+ 2+

muscolo scheletrico. Non appena la concentrazione citoplasmatica di Ca diminuisce, gli ioni Ca

si staccano dalla tropina, la miosina rilascia l’actina e i filamenti contrattili scorrono indietro verso

la loro posizione di riposo, rilasciata. Come nel muscolo scheletrico, gli ioni calcio sono trasportati

2+

nel reticolo sarcoplasmatico con l’aiuto di una Ca -ATPasi. A differenza del muscolo scheletrico,

tuttavia, essi possono anche essere rimossi dalla cellula cardiaca attraverso lo scambio con gli ioni

+

Na extracellulari, in un processo che utilizza un trasportatore attivo secondario noto come proteina

+ 2+

antiporto Na -Ca : gli ioni calcio escono dalla cellula contro gradiente elettrochimico scambiandosi

+ +

con il Na che entra nella cellula lungo il proprio gradiente elettrochimico. Il Na che entra nella

+ +

cellula durante questo trasferimento è rimosso attraverso la pompa di scambio Na -K .

Una proprietà delle cellule muscolari cardiache è la capacità di una singola cellula muscolare di

eseguire una contrazione graduata, in cui la cellula varia di quantità della forza che genera. La forza

generata dal miocardio è proporzionale al numero di ponti trasversali attivi: questo numero è a sua

2+

volta determinato dalla quantità di Ca legato alle molecole di tropina.

I potenziali d’azione delle cellula miocardiche variano a seconda del tipo cellulare:

-Cellule miocardiche contrattili: i potenziali d’azione delle cellule miocardiche contrattili sono

simili sotto vari aspetti a quelli del muscolo scheletrico e dei neuroni. La fase di depolarizzazione

+

rapida del potenziale d’azione è determinata dall’ingresso di Na , mentre la fase di ripolarizzazione

+

rapida è causata dall’uscita degli ioni K dalla cellula. La principale differenza tra il potenziale

114

d’azione della cellula contrattile miocardica e quello di una cellula muscolare scheletrica o di u

2+

neurone è un prolungamento della durata del potenziale d’azione dovuto all’ingresso del Ca .

Fase 4: potenziale di memebrana a riposo. Le cellule contrattili miocardiche possiedono

• un potenziale di riposo stabile di circa -90mV.

Fase 0: depolarizzazione. Quando un’onda di depolarizzazione invade una cellula

• contrattile attraverso le giunzioni comunicanti,, il potenziale di memebrana diventa più

+ +

positivo. I canali voltaggio-dipendenti del Na si aprono, permettendo al Na di entrare nella

cellula e di depolarizzarla rapidamente.

Fase 1: ripolarizzazione iniziale. Quando i

• +

canali del Na si chiudono, la cellula comincia a

+

ripolarizzarsi per l’uscita del K attraverso i

+

canali del K aperti.

Fase 2: il plateau. La ripolarizzazione iniziale

• è di breve durata. Il potenziale d’azione poi si

“appiattisce” nel cosiddetto plateau, che si

verifica in seguito a due eventi: una

diminuzione della permeabilità di memebrana

+

al K e un aumento della permeabilità di

+

memebrana al Ca . Quando diventano

2+

completamente aperti, il Ca entra nella

cellula. Contemporaneamente si chiudono dei

+

canali del K . la combinazione dell’ingresso di

2+ +

Ca e della diminuzione dell’uscita di K fa sì

che il potenziale d’azione si appiattisca nella fase di plateau. 2+

Fase 3: ripolarizzazione rapida. Il plateau termina quando i canali del Ca si chiudono e la

• + +

permeabilità di memebrana al K aumenta di nuovo. Quando questi canali del K tardivi

+

sono aperti, il K esce rapidamente riportando la cellula al suo potenziale di riposo.

-Cellule miocardiche autoritmiche: sono in grado di generare potenziali d’azione spontaneamente

n assenza di uno stimolo proveniente dal sistema nervoso. Questa proprietà deriva dal loro

potenziale di memebrana instabile che, partendo da -60mV, lentamente sale verso il valore soglia

per la scarica dei potenziali d’azione. Poiché il potenziale di memebrana non è mai fisso su un

valore costante, viene definito potenziale pacemaker. Ogni volta che il potenziale pacemaker

depolarizza la cellula portandola al valore soglia, la cellula autoritmica genera un potenziale

d’azione.

Quando il potenziale di memebrana della cellula è -60mV, sono aperti dei canali ionici permeabili

+ +

sia al K sia al Na . Questi canali sono chiamati canali I perché permettono il flusso di ioni, cioè

f +

una corrente elettrica I. a potenziali di memebrana negativi, i canali I si aprono e l’ingresso di Na

f

115

+

supera l’uscita di K . l’ingresso netto di cariche positive depolarizza lentamente le cellule

autoritmiche. Man mano che il potenziale di memebrana diventa più positivo, i canali I f

2+ 2+

gradualmente si chiudono e alcuni canali per il Ca si aprono. Il successivo ingresso di Ca

continua a depolarizzare la cellula e il potenziale di memebrana si sposta gradualmente verso il 2+

valore soglia. Quando il potenziale di memebrana raggiunge il valore soglia, gli altri canali del Ca

2+

si aprono. Al picco del potenziale d’azione, i canali del Ca si chiudono mentre si aprono i canali

+

lenti del K . la fase di ripolarizzazione del potenziale d’azione nella cellula autoritmica è

+

determinata dalla conseguente uscita del K .

La velocità con cui le cellule pacemaker si depolarizzano determina la frequenza alla quale il cuore

+ 2+

si contrae (frequenza cardiaca). L’aumento di permeabilità al Na e al Ca durante la fase del

potenziale pacemaker accelererà la depolarizzazione e quindi la frequenza cardiaca. La diminuzione

2+ +

della permeabilità al Ca o l’aumento della permeabilità al K diminuirà la velocità di

depolarizzazione rallentando così la frequenza cardiaca.

La stimolazione ortosimpatica delle cellula pacemaker accelera la frequenza cardiaca. Le

catecolammine noradrenalina e adrenalina incrementano il flusso di ioni sia attraverso i canali I sia

f

2+

attraverso quelli per il Ca . L’ingresso più rapido dei cationi accelera la depolarizzazione

pacemaker, permettendo alla cellula di raggiungere più velocemente la soglia e aumentando la

frequenza di innesco dei potenziali d’azione.. quando le cellule pacemaker generano potenziali

d’azione più rapidamente, la frequenza cardiaca aumenta.

Le catecolammine esercitano i loro effetti legandosi e attivando i recettori β1 presenti sulle

• cellule autoritmiche. Tali recettori utilizzano il sistema del secondo messaggero cAMP per

modificare le proprietà di trasporto dei canali ionici. I canali I appartengono a una famiglia

f

di canali ionici denominata canali HCN o canali attivati dall’iperpolarizzazione e controllati

da nucleotide ciclico.

Il neurotrasmettitore parasimpatico acetilcolina rallenta la frequenza cardiaca. l’acetilcolina

• + 2+

attiva i recettori colinergici muscarinici che influenzano i canali del K e del Ca nella

cellula pacemaker. La permeabilità di memebrana al potassio aumenta, iperpolarizzando la

cellula in modo che il potenziale pacemaker parta da un valore più negativo. Allo stesso

2+

tempo, la permeabilità di memebrana al Ca del pacemaker diminuisce: una ridotta

2+

permeabilità al Ca rallenta la velocità di depolarizzazione del potenziale pacemaker.

Ciclo cardiaco (sistole e diastole)

Un ciclo cardiaco presenta due fasi: la diastole, il periodo in cui il miocardio è rilasciato, e la

sistole, inc ui il muscolo è contratto. E' un alternarsi di sistole e diastole a livello atriale e

ventricolare. Il sangue si sposta da zone a pressione elevate a zone a pressione più bassa (secondo

gradiente pressorio).

La funzione è il succedersi ritmico e coordinato di eventi.

Elettrici: ciclo cardiaco elettrico (origine e diffusione del potenziale d’azione)

• 116

contrattili: ciclo cardiaco muscolare (contrazione e rilasciamento)

• valvolari: apertura e chiusura delle valvole.

1) Il cuore a riposo: diastole atriale e ventricolare: condizione in cui sia gli atri sia i

ventricoli sono rilasciati. Gli atri sono in fase di riempimento, cioè ricevono il sangue refluo

dalle vene, mentre i ventricoli hanno appea terminao la loro cotrazione. Appena i ventricoli

si rilasciano, le valvola AV si aprono permettendo al sangue di fluire dagli atri verso i

ventricoli.

2) Completamento del riempimento ventricolare: sistole atriale. La sistole, o contrazione,

atriale inizia a seguito dell’onda di depolarizzazione che attraversa gli atri. L’aumento di

pressione che accompagna la contrazione spinge il sangue nei ventricoli. l’aumento

pressorio che si associa alla contrazione fa rifluire una piccola quanità di sangue vero le

vene: nonostante le aperture delle vene si stringano durante la contrazione, non ci sono vere

e proprie valvole unidirezionali che impdiscano il riflusso.

3) Fase iniziale della contrazione ventricolare e primo tono cardiaco. Mentre gli atri si

contraggono l’onda di depolarizzazione si muove lentamente attraverso le cellule di

conduzione del nodo AV, poi rapidamente lungo le fibre del Purkinje fino a raggiungere

l’apice del cuore. La sistole (contrazione) ventricolare inzia a questo livello, con i fasci

muscolari disposti a spirale che spingono il sangue in alto verso la base del cuore. Il sangue

spinto verso l’alto esercita una pressione sulla faccia inferiore dei lembi delle valvole AV,

determinandone la chiusura in modo da impedire il reflusso di sangue negli atri. Le

vibrazioni generate dalla chiusura delle valvole AV danno origine al primo tono cardiaco,

S . Con tutte le valvole chiuse, sia AV sia semilunari, il sange rimane intrappolato nei

1

ventricoli. Tuttavia i ventricoli contninuano a contrarsi, esercitando una pressione sul

sangue. Questa è una contrazione isometrica, in cui le fibre muscolari generano forza sena

produrre movimento. Questa fase viene definita contrazione ventricolare isovolumica, o

isovolmetrica.

4) Il cuore come pompa: l’eiezione ventricolare. I ventricoli in contrazione a un cero punto

riescono a generare una pressione suffienciente a determinare l’apertura delle valvole

semilunari, permettendo il passaggio del sangue nelle arterie. Il sangue viene spinto a

elevata pressone nelle arterie, spostando il sangue a pressione inferiore già presente e

muovenfo così la colonna di liquido nel sistema vascolare. Durante questa fase le valvole

AV rimandono chiuse e gli atri continuano a riempirsi.

5) Rilasciamento ventrciolare e secondo tono cardiaco. Al termine dell’eiezione ventricolar,

i ventricoli iniziano a rilassarsi. Appena ciòaccade la pressione diminuisce. Quando la

pressione ventricolare diventa inferirore a quella presente nelle arterie, il sangue comincia a

refluire erso il cuore: questo flusso retrogrado riempie le cuspidi delle valvole semilunari

forzandole verso la posizione di chiusura. Le vibrazioni successive alla chiusura delle

valvole semilunari danno origine al secondo tono cardiaco, S . Una volta chiuse le valvole

2

117

semilunari, i ventricoli ritornano a essere delle camere isolate dgli atri e dalle arterie le

valvole AV restano chiuse perché la pressione ventricolare, nonostante stia diminuendo, è

ancora più elevata rispetto a quella atriale. Questa fase viene definita rilasciamento

ventricolare isovulumico, poiché il volume di sangue contentuo nei ventricoli non cambia.

Quando la pressione ventricolare diventa inferiore a quella atriale, le valvole AV si aprono.

Le valvole si aprono secondo gradiente pressorio:

le semilunari sono aperte quando la pressione del ventricolo è maggiore di quello dell'aorta e

• il sangue è spinto verso il vaso

atrioventricolari come la tricuspide nella zona dx e mitralica a sx. Rimangono aperte quando

• la pressione atriale è maggiore.

Durante la sistole le semilunari sono aperte, mentre le due atrioventricolari sono chiuse. Durante la

diastole le semilunari devono rimanere aperte e le atrioventricolari devono essere aperte in modo

tale che il sangue fluisca. Durante la contrazione ventricolare le valvole AV rimangono chiuse per

impedire il riflusso di sangue negli atri.

→ Chiusura gradiente pressorio spinge il sangue indietro

118

→ apertura gradiente pressorio spinge il sangue in avanti

Muscoli capillari tendono le valvole. I muscoli capillari servono durante la fase di contrazione e

trascinano le corde tendinee e tengono chiuse le valvole evitando il prolasso del sangue nell'atrio

durante la sistole.

Gli atri vengono definiti pompe di innesco mentre il ventricolo ha funzione di pompa. Come si

riempie il ventricolo? se la valvola atrio-ventricolare è aperta, e le semilunari sono chiuse e quindi

si sposta per gravità. Nella chiusura si ha la contrazione atriale che spreme il sangue nel ventricolo.

Tre fasi di riempimento

fase di contrazione ventricolare la distinguiamo in due parti:

-contrazione isometrica

-contrazione eiettiva

1.Lo stimolo elettrico raggiunge i ventricoli, il muscolo si contrae ma le valvole sono chiuse, non si

ha modificazione del volume: sistole isometrica.

2.Sistole eiettiva: la forma è maggiore e si aprono le valvole

3.sistole isometrica: le valvole sono chiuse fino a che la pressione è inferiore a quella dell'atrio.

28/11/2016

sistole e distole riguardano sia gli atri che

i ventricoli. La distole ventricolare è il

riempimento (metadiastole) e l’ultima fase

di riempimento è dovuta alla contrazione

atriale. Il ventricolo inizia a generare il

potenziale d’azione. La prima fase di

contrazione è isometrica. Quando la

pressione nei due ventricoli, supera quella

presenti nelle aeterie, le valvole

semilunari si aprono e il sangue esce. Si

ha la fase di sistole eittiva. Il potenziale

d’azione ripolarizza e si ritorna alla fase

di rilassamento isovolumetrico.

1) Diastole tardiva: entrambi gli atri e

i ventricoli sono rilassati e i

ventricoli si riempiono

passivamente

2) sistole atriale: la contrazione atrial spinge una piccola quanittà di sangue nei ventricoli

119

3) contrazione ventricolare isovolumetrica: la prima fase della contrazione ventricolare

determina la chiusura delle valvole AV, ma non genera una pressione suffieciente ad aprire le

valvolvoe semilunari.

4) eiezione ventricolare

5) rilasciamento ventricolare isovolumetrico

Diagramma pressione- tempo

Per vedere come cambia la pressione durante l’alternanza

sisteole-diatole si crea un grafico dove si mette la

pressione in funzione del tempo. In rosso si ha la

pressione nella camera ventricolare, in azzurro la

pressione dell’atrio e in nero la pressione dell’aorta.

Sull’elettro cardiogramma, durante l’onda P si ha la sistole

atriale e la pressione nella cavità ventricolare è

leggermente inferiore rispetto all’atrio e il volume tende

ad aumentare nel vetricolo, fino a quando la pressione nel

ventricolo non raggiunge e supera quella dell’atrio.

Il punto C corrisponde al QRS dell’ECG ed è l’inizio della

sistole ventricolare. I ventricoli iniziano a sviluppare

forza, ma senza modificazioni del volume della camera. Si

quindi una sistole isovolumetica. Nel punto

A, la pressione nel ventricolo supera quella

presente nell’aorta e si ha l’apertura della

valvola aortica e inizia la sistole eiettiva.

Durante la sistole eittiva si ha un unlteriore

aumento di pressione e il volume nella

camera tende a diminuire. La sistole

termina in corrispondenza dell’onda T

dell’ECG. Nel punto B la pressione scende

sotto quella dell’aorta e la valvola aortica si

chiude. Terminata la sistole, da Ba D si

rilassa in modo isovolumetrico, fino a

quando la pressione del ventricolo non

scende al di sotto di quella dell’atrio. In D

si apre la valvola atrio-ventricolare e il sangue tende di nuovo ad aumentare nella camera.

120

A) Apertura valvola aortica sistole isovolumetrica

B) chiusura valvola aortica

C) chiusura valvola mitrale

D) apertura vlvola mitrale

La pendenza della sistole isovolumetrica è un un indice di contrazione isovolumetrica. Il volume

nella camera, alla fine della diastole, viene definito come volume telediastolico EDV. Il volume

alla fine della sistole viene definito volume telesistolico ESV. La differenza tra i due volumi da una

misulare del volume di sangue che esce per ogni ciclo e viene definito come gittata sistolica GS,

che è di circa 70ml.

GS=EDV = 135mL-65mL=70mL

−ESV

La gittata sistolica è direttamente correlata alla forza geneata dal miocardio durante la contrazione

stessa. Nel cuore isolato (denervato), la forza della contrazione ventricolare è influenzata da due

parametri: la lunghezza della fibra muscolare all’inizio della contrazione e la contrattilità

miocardica. Per ogni data lunghezza, la contrattilità rappresenta la capacità intrinseca della fibra

2+

muscolare cardiaca di contrarsi e dipende dall’interazione del Ca con i filamenti contrattili.

La frazione di eiezione parte di volume telediastolico che viene eiettato durante la sistole, di norma

ammonta a circa 60%. La gittata cardiaca è data dal prodotto tra la gittata sistolica e la frequenza

cardiaca, indica il volume di sangue popato dal cuore in un periodo di tempo stabilito.

GC=GS∗FC = 72 battiti/minuto * 70mL/battito = 5040 mL/minuto (circa 5L/minuto)

Nonostante la frequenza cardiaca sia determinata dalle cellule autoritmiche del nodo SA, essa viene

modulata da segnali nrvosi ormonali. Le branche ortosimpatica e parasimpatica del sistema

nerovoso autonomo influenzano la frequenza cardiaca per mezzo di un controllo antagonista.

l’attività parasimpatica rallenta la frequenza cardiaca, mentr l’attività ortosimpatica l’aumenta.

Normlamente il controllo tonico della frequenza cardiaca è dominato dal parasimpatico. Un

aumento della frequenza cardiaca può essere ottenuto in due modi: diminuendo l’attività dei neuroni

pasarimpatici o attivando l’ortosimpatico, con noradrenalina e adrenalina, che si legano ai recettori

β , aumentando la velocità di depolarizzazione delle cellule autoritmiche e incrementando la

1

frequenza cardiaca.

Normalmente alla chiusura delle valvole si possono

precarico: forza che stira il muscolo ventricolare prima dell’inizio dell’eccitazione-

• contrazione (ritorno venoso)

postcarico: ressitenza arteriosa che si oppone all’espulsione del sangue dal ventricolo

• (resistenze periferiche). 121

Il ventricolo destro, si comporta come il ventricolo sx, ma deve fare meno lavoro perché la

pressione dei vasi è più bassa di quella che vi è nei grossi vasi.

122


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215

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yetapia

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze biologiche
SSD:
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher yetapia di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia dei sistemi e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano Bicocca - Unimib o del prof Rocchetti Marcella.

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