Fisiologia - sistema nervoso con introduzione

SNC : cervello e midollo spinale

SNP : neuroni afferenti (sensoriali) e neuroni efferenti.

I recettori sensoriali in tutto il corpo controllano le condizioni degli ambienti interno ed esterno, questi mandano informaz ioni al SNC tramite i neuroni afferenti. Il SNC

integra le informazioni e stabiliscono se è necessaria una risposta, questa se necessaria viaggia attraverso i neuroni efferenti fino a raggiungere il bersaglio (muscoli o

ghiandole).

Sistema nervoso enterico: rete di neuroni dell’apparato digerente che è in grado di funzionare anche in modo indipendente.

Neurone : unità funzionale del sistema nervoso, cellula nervosa che trasporta velocemente i segnali elettrici.

Dal corpo cellulare (soma: cellula tipica con nucleo e tutti gli organelli necessari al controllo dell’attività cellulare) si

estendono dei processi che possono essere :

-dendriti (ricevono segnali dall’esterno per trasferirle ai centri di integrazione del neurone, permettono la comunicazione

tra neuroni)

-assoni (la maggior parte dei neuroni ne ha uno solo, origina dal monticolo assonico, spesso ha delle ramificazioni

collaterali, ognuna termina in un terminale assonico.

All’estremità distale dell’assone il segnale elettrico spesso viene tradotto in segnale chimico grazie alla secrezione

di neurotrasmettitori, quindi trasportano informazioni in uscita)

possono essere pseudounipolari ( assone e dendriti si fondono per creare un unico processo)

bipolari (un unico assone e un unico dendrite)

multipolari (molti assoni e molti dendriti )

anassonici (privi di assone identificabile )

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Afferenti conducono informazioni dai recettori sensoriali al SNC circa temperatura, pressione, luce e altri stimoli.

Hanno corpi cellulari vicino al SNC e lunghi processi.

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Interneuroni neuroni che si trovano all’interno del SNC

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Efferenti Sezione motoria somatica controlla i muscoli scheletrici

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Sezione autonomica controlla muscolatura liscia e miocardio, ghiandole esocrine e parte di quelle

endocrine. Viene chiamata anche sistema nervoso viscerale. Alcuni neuroni

hanno delle varicosità in cui immagazzinano e rilasciano i neurotrasmettitori.

Questi si dividono in sistema simpatico e parasimpatico

Nervi : lunghi assoni dei neuroni periferici afferenti ed efferenti uniti a tessuto connettivo a formare cordoni.

Nervi sensitivi : trasportano solo segnali afferenti

Nervi motori : trasportano solo segnali efferenti

Nervi misti : in entrambe le direzioni.

Cellule gliali : cellule di supporto

Il SNP ha due tipi di cellule gliali : cellule di Schwann e cellule satelliti

Il SNC ha quattro tipi di cellule gliali: oligodendrociti, microglia, astrociti, cellule ependimali

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Cellule di Schwann e oligodendrociti forniscono supporto e isolamento agli assoni producendo mielina, questa accelera la

trasmissione dei segnali. Si forma quando le cellule gliali si avvolgono a spirale sull’assone.

Ogni cellula di Schwann lascia degli interstizi liberi = nodi di Ranvier, questa porzione di

assone rimane a contatto con il LEC

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Le cellule satelliti non formano mielina, sono cellule di supporto intorno ai corpi cellulari nei gangli.

Ganglio: ammasso di corpi cellulari nervosi che si trovano al di fuori del SNC. Sono nodi lungo un nervo. Se invece il

raggruppamento di corpi cellulari si trova nel SNC si chiama nucleo.

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Astrociti cellule gliali molto ramificate costituiscono circa la metà delle cellule del cervello, formano una rete funzionale

comunicando tra loro tramite giunzioni comunicanti.

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Microglia sono cellule di difesa specializzate, quando sono attive eliminano le cellule danneggiate e gli invasori esterni.

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Cellule ependimali l’ependima è una fonte di cellule staminali nervose, cellule immature che possono differenziarsi in neuroni e

cellule gliali.

Capitolo 5, 8

Caratteristica delle cellule nervose e muscolari è la loro capacità di produrre e propagare rapidamente segnali elettrici in risposta ad

uno stimolo e senza attenuazione.

Tutte le cellule viventi hanno un potenziale di membrana a riposo che deriva dalla distribuzione asimmetrica di ioni ai due lati della

membrana. Ciò che influisce sul potenziale di membrana sono i gradienti di concentrazione degli ioni e la permeabilità della

membrana a questi ioni. ( lo ione K+ contribuisce maggiormente al potenziale di membrana a riposo perché la membrana è più

permeabile)

Le cellule nervose hanno potenziale di membrana a riposo pari a -80mV (perché i neuroni a riposo risultano leggermente

permeabili ad sodio) , le cellule muscolari -90mV, in generale le cellule hanno un valore medio di potenziale di membrana a riposo

pari a -70mV.

l’equazione di Goldman viene utilizzata per calcolare il potenziale di membrana a riposo risultante dal contributo di tutti gli ioni che

possono attraversare la membrana. (gradiente di concentrazione x permeabilità della membrana a quello ione )

se aumenta la permeabilità al sodio in un neurone, il sodio entra provocando una depolarizzazione producendo un segnale

elettrico, se la membrana diventa più permeabile al potassio si perdono cariche positive all’interno e la cellula diventa più negativa

all’interno provocando una iperpolarizzazione.

La cellula modifica la propria permeabilità con l’apertura o chiusura di canali ionici, i neuroni hanno dei canali a cancello che si

aprono e si chiudono a seconda delle condizioni intra ed extracellulari.

Un metodo più lento è la creazione di nuovi canali o l’eliminazione di canali già esistenti.

Conduttanza : facilità con cui uno ione passa attraverso la membrana.

I canali del potassio generalmente sono aperti, ma vi sono altri canali che invece si aprono o si chiudono in reazione a stimoli:

- Canali ionici regolati meccanicamente: si aprono in risposta a stimoli fisici

- Canali ionici regolati chimicamente: rispondono ad una serie di ligandi come neurotrasmettitori.

- Canali ionici voltaggio-dipendenti: reagiscono a cambiamenti nel potenziale di membrana della cellula.

Non tutti hanno lo stesso comportamento, hanno in genere un potenziale soglia differente, cambia la velocità di apertura e di

chiusura.

Quando un canale si apre gli ioni possono entrare o uscire dalla cellula e si crea un flusso di ioni definito corrente I , la direzione

ione

del flusso dipende dal gradiente elettrochimico dello ione.

Ioni potassio di solito escono dalla cellula, ioni sodio, cloro e calcio di solito entrano nella cellula.

Il flusso di ioni depolarizza o iperpolarizza la membrana e questo crea un segnale elettrico. Si distinguono :

- Potenziali graduati: si propagano in brevi distanze diminuendo di intensità, graduati perché la loro ampiezza è

direttamente proporzionale all’intensità dello stimolo.

- Potenziali d’azione: depolarizzazioni (di 100mV )molto rapide che si propagano per grandi distanze senza diminuire di

intensità. Vengono chiamati “fenomeno tutto o nulla” : si presentano come depolarizzazione massima se lo stimolo

supera il valore soglia, non si presentano se lo stimolo non raggiunge il valore soglia.

Richiedono due tipi di canali ionici : canali ionici voltaggio dipendenti per il sodio e canali voltaggio dipendenti per il p otassio, oltre ai

canali che contribuiscono a formare il potenziale di membrana a riposo. Hanno luogo quando i canali voltaggio dipendenti si aprono

modificando la permeabilità della membrana,

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arriva lo stimolo soprasoglia, la membrana si depolarizza, i canali voltaggio dipendenti del sodio si aprono, il sodio entra nella cellula,

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i canali del potassio voltaggio dipendenti in ritardo si aprono, i canali per il sodio si chiudono e quelli del potassio continuano ad

aprirsi,4 il potassio si sposta dalla cellula al LEC iperpolarizzando la cellula,5 i canali per il potassio iniziano a chiudersi gradualmente, la

cellula torna nelle condizioni di riposo.

I canali per il sodio voltaggio dipendenti hanno due cancelli, uno di attivazione e uno di inattivazione: neurone a riposo cancello di

attivazione chiuso, cancello di inattivazione (sul versante citoplasmatico) aperto; quando la membrana si depolarizza il canc ello di

attivazione si apre e lascia entrare il sodio; in cancello di inattivazione chiudendosi mette fine all’entrata di sodio nella cellula, quando il

neurone si ripolarizza i cancelli tornano alla loro posizione originale.

Questo meccanismo permette la propagazione del segnale in una sola direzione, è importante perché il tempo che impiegano a tornare

alla condizione di riposo viene chiamato periodo refrattario assoluto in cui non può esservi un’altra stimolazione, durante il periodo

refrattario relativo successivo è possibile che avvenga un altro stimolo di intensità maggiore perché è il lasso di tempo in cui non tutti i

cancelli del sodio sono tornati alla condizione di riposo.

La velocità di propagazione è influenzata dal diametro dell’assone, più è grande più veloce sarà la propagazione del potenziale d’azione;

ma è anche influenzata dalla resistenza delle membrana assonica, se l’assone è rivestito di mielina allora questa isolerà l’assone non

permettendo la dispersione di ioni, la mielina si interrompe nei nodi di Ranvier dove troveremo un’alta concentrazione di canali del sodio

voltaggio dipendenti che manterranno costante l’ampiezza del potenziale d’azione e provocheranno una conduzione saltatoria del

Neurotossine: si legano ai canali del sodio bloccandoli

potenziale d’azione.

Capitolo 5, 8

SINAPSI: regione in cui un terminale assonico incontra la cellula bersaglio. (assodendridica, assoassoniche)

Cellula presinaptica: neurone che trasmette il segnale alla sinapsi.

Cellula postsinaptica: neurone che riceve il segnale.

Fessura sinaptica: stretto spazio tra le due cellule.

Quando un assone fa sinapsi con un altro neurone si allarga a formare : bottone sinaptico.

Le sinapsi possono essere:

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- sinapsi elettriche fanno passare direttamente un segnale elettrico (senza utilizzo di energia), ovvero una corrente attraverso le

giunzioni comunicanti (gap) tra i neuroni, l’informazione può viaggiare in entrambe le direzioni ad esclusione delle sinapsi rettificanti

dove può fluire in una sola direzione. Il vantaggio principale è costituito dalla velocità, è sempre eccitatoria, non è modulabile. Nel

sistema nervoso non è molto presente.

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- Sinapsi chimiche utilizzano neurotrasmettitori per inviare informazioni da una cellula ad un’altra. Il segnale elettrico della cellula

presinaptica viene convertito in un segnale chimico che attraversa la fessura sinaptica e raggiunge i recettori specifici nella cellula

bersaglio postsinaptica. La combinazione di neurotrasmettitore e recettore permette la generazione di un altro segnale elettrico oppure

l’attivazione di un second