Fisiologia del sistema nervoso - il sistema nervoso

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Introduzione

Il sistema nervoso è alloggiato soprattutto nel cranio e nella colonna vertebrale ed è costituito da una fitta rete di nervi che si irradia per tutto il corpo. Il sistema nervoso svolge tre funzioni:

• Coordina le varie parti dell’organismo, assicurando un equilibrio complessivo;
• Recepisce gli stimoli che provengono dal mondo esterno ed interno;
• Offre la base organica per le funzioni psichiche superiori: la memoria, l’intelligenza, la volontà, l’amore…

Tessuto nervoso: neuroni e cellule della nevroglia

Il tessuto nervoso è composto principalmente da neuroni. Queste particolari cellule trasmettono le informazioni sotto forma di impulsi elettrici. La propagazione degli impulsi permette lo svolgimento delle funzioni tipiche del sistema nervoso. Nel tessuto nervoso si trovano anche cellule che non hanno una funzione prettamente nervosa: le cellule della nevroglia. Queste forniscono supporto e protezione ai neuroni, ai quali veicolano anche sostanze nutritive.

L’insieme di più assoni, circondati da una membrana di contenimento, forma un nervo. I nervi possono essere:

• Sensory: conducono l’impulso nervoso dalla periferia al centro;
• Motori: portano l’impulso in periferia e ai muscoli;
• Misti: contengono sia fibre sensoriali, sia fibre motrici.

Tessuto nervoso

Le cellule fondamentali del tessuto nervoso sono i neuroni, caratterizzati dalla presenza di prolungamenti (dendriti e assone) cui si deve la ricezione e la propagazione degli stimoli nervosi. I neuroni sono interconnessi fra loro mediante le sinapsi, particolari formazioni presenti alle estremità dei dendriti e degli assoni, a livello delle quali avviene il rilascio di molecole dette neurotrasmettitori; sono sostenuti da una trama di cellule della nevroglia, che non hanno funzione di conduzione nervosa e hanno un ruolo protettivo e nutritivo. Nel tessuto vi sono inoltre gli astrociti, cellule di forma stellata che sembra abbiano un ruolo nella liberazione dei neurotrasmettitori.

Il neurone è responsabile della ricezione degli stimoli e della loro conduzione verso altre cellule nervose. La porzione centrale, detta pirenoforo o corpo cellulare, contiene il nucleo e la maggior parte del citoplasma con i suoi organuli. Dal pirenoforo si diramano uno o più prolungamenti, i dendriti, ai quali giunge lo stimolo nervoso proveniente da un'altra cellula nervosa. Un particolare prolungamento è l'assone, che può raggiungere anche una lunghezza notevole, che ha invece il compito di propagare lo stimolo nervoso in direzione centrifuga, cioè verso un altro neurone. Nella foto si vede un neurone osservato al microscopio ottico, dotato di due dendriti (nella porzione superiore della cellula) e di un assone (che si protende verso il basso). I contorni dell'assone risultano ispessiti per la presenza della guaina mielinica, una sorta di manicotto membranoso che avvolge l'assone e ha un ruolo fondamentale nella conduzione dell'impulso nervoso. Il neurone costituisce il tipo fondamentale di cellula nervosa.

Fisiologia

Gli impulsi nervosi costituiscono una modalità di trasmissione di segnali che si basa sull'alterazione del normale equilibrio di cariche elettriche presenti sulla superficie interna e quella esterna della membrana cellulare. La membrana cellulare di tutte le cellule risulta polarizzata a causa della ripartizione di cariche elettriche di segno diverso tra le due facce della membrana: le cariche elettriche negative si accumulano verso l'interno e quelle positive verso l'esterno. Tale differenza di carica elettrica genera una differenza di potenziale, che prende il nome di potenziale di membrana a riposo. La membrana, per tali proprietà elettriche, viene definita polarizzata.

Il potenziale di riposo è in gran parte dovuto alla disuguale distribuzione di ioni sodio (^Na+) e potassio (^K+) tra l'interno e l'esterno del neurone: all'interno della cellula vi sono più ioni ^K+, mentre all'esterno si trovano più ioni ^Na+. Questa differenza di carica è mantenuta dalla cosiddetta pompa sodio-potassio, che si trova nella membrana cellulare e che trasporta attivamente (cioè consumando l'energia contenuta nelle molecole di adenosina trifosfato, ATP) all'esterno ioni ^Na+ e all'interno ioni ^K+. Molti stimoli meccanici, fisici o chimici bloccano la pompa del sodio per cui gli ioni sodio entrano nella cellula (depolarizzazione) e la polarità si inverte: positivo l’interno e negativo l’esterno.

Potenziale d’azione

Tutte le cellule dell'organismo, dunque anche i neuroni, possiedono una membrana polarizzata; quando a un neurone viene applicato uno stimolo che raggiunge una potenza adeguata, le proprietà della membrana cambiano, ed essa diventa molto più permeabile allo ione sodio (^Na+): questo ione, quindi, entra rapidamente nella cellula e produce una carica netta positiva all'interno del neurone. Ciò provoca un cambiamento del potenziale elettrico della membrana, che si depolarizza.