Fisiologia umana - Fisiologia del sistema nervoso

Fisiologia del sistema nervoso

Cellule del sistema nervoso

Nel sistema nervoso esistono due tipi di cellule, i neuroni e le cellule gliali. I neuroni o cellule nervose sono eccitabili e comunicano trasmettendo impulsi elettrici. I neuroni sono capaci di produrre segnali elettrici definiti potenziali d’azione. Nel tessuto nervoso il neurone è l’unità funzionale, cioè quella più piccola, mentre le cellule gliali, che rappresentano il 90% di tutto il tessuto nervoso, hanno una funzione strutturale e metabolica per i neuroni.

I neuroni

La maggior parte dei neuroni comprende 3 componenti principali: un corpo cellulare, i dendriti e un assone. Il corpo cellulare o soma contiene il nucleo e la maggior parte degli organuli. Tuttavia, i neuroni non sono capaci di riprodursi e quindi in molte aree cerebrali un uomo nasce e muore con gli stessi neuroni. I dendriti si diramano dal soma ricevendo afferenze da altri neuroni tramite giunzioni chiamate sinapsi. L’assone, o fibra nervosa, invia informazioni al contrario dei dendriti che le ricevono. I neuroni contengono un solo assone ma possono diramarsi e inviare segnali a più cellule. Queste diramazioni vengono dette collaterali. L’assone trasmette informazioni tramite segnali elettrici che iniziano e terminano in strutture specializzate del neurone, rispettivamente nel monticolo assonale e nel terminale assonico.

Potenziale di membrana a riposo

Una cellula a riposo presenta una differenza di potenziale attraverso la membrana che fa sì che l’interno della cellula sia caricato negativamente rispetto all’esterno. Tale differenza di potenziale è definita come potenziale di riposo perché in queste condizioni la cellula non svolge attività elettrica. Il potenziale di riposo di un neurone è di circa -70 mV. Ciò significa che l’interno del neurone a riposo è 70 mV più negativo rispetto all’esterno.

Basi ioniche del potenziale d’azione

La genesi di un potenziale d’azione si basa sulla permeabilità della membrana agli ioni Na⁺ e K⁺ e sui loro gradienti elettrochimici ai due lati della membrana. La membrana a riposo è circa 25 volte più permeabile al potassio che al sodio a causa dei canali passivi sempre aperti per il potassio e non per il sodio.

• Depolarizzazione: il potenziale di membrana passa da -70 a +30 mV grazie a un rapido aumento della permeabilità al Na⁺ che ne determina un incremento in entrata.
• Ripolarizzazione: il potenziale di membrana ritorna da +30 a -70 mV, grazie al blocco in entrata di Na⁺ e al fulmineo aumento del potassio.
• Periodo di iperpolarizzazione postuma: la permeabilità al potassio rimane elevata per un breve periodo fino a che il potenziale di riposo è più negativo rispetto al normale (circa -94 mV).

Tipi di sinapsi

Vi sono due tipi di sinapsi: elettriche e chimiche. Le sinapsi elettriche non utilizzano neurotrasmettitori e propagano i segnali elettrici attraverso i canali ionici fra due cellule adiacenti. Le sinapsi chimiche sono le più diffuse ed utilizzano neurotrasmettitori che vengono secreti in seguito a un potenziale d’azione. Un neurone può formare sinapsi con altri neuroni o con muscoli e ghiandole. Muscoli e ghiandole vengono detti organi effettori ed una sinapsi tra un neurone ed una cellula effettrice è detta neuroeffettrice.

Anatomia funzionale delle sinapsi chimiche

Il primo neurone che trasmette segnali al secondo è detto presinaptico, mentre il secondo è detto postsinaptico. La maggior parte dei neuroni presinaptici fa sinapsi con dendriti e soma dei postsinaptici e in tal caso le sinapsi sono definite asso dendritiche e asso somatiche. In altri casi, i presinaptici fanno sinapsi con gli assoni dei postsinaptici e questa viene detta asso assonica. In tutti i casi, però, i terminali presinaptici, che contengono molte vescicole sinaptiche, rilasciano un neurotrasmettitore in una piccola fessura presente tra le due cellule detta fessura sinaptica. I neurotrasmettitori vengono captati dal terminale postsinaptico da particolari enzimi, ma in alcuni casi i neurotrasmettitori possono essere trasportati a ritroso fino al terminale presinaptico con un processo noto come ricaptazione. I neurotrasmettitori vengono rilasciati grazie a dei potenziali d’azione che agiscono sull’apertura dei canali per il calcio e, quando il calcio entra nel terminale assonico, determina il rilascio di neurotrasmettitori da parte delle vescicole. Il tempo fra l’arrivo del potenziale d’azione al bottone presinaptico e la risposta a livello postsinaptico è di 1-5 millisecondi e tale intervallo è detto ritardo sinaptico.

Sinapsi eccitatorie

Una sinapsi eccitatoria è una sinapsi che porta il potenziale della membrana postsinaptica a valori vicini al valore soglia, in modo da depolarizzare la membrana e contribuire alla nascita di un potenziale d’azione. Questa depolarizzazione è detta potenziale postsinaptico eccitatorio (PPSE).

Sinapsi inibitorie

Una sinapsi inibitoria funziona in modo da iperpolarizzare la membrana del neurone postsinaptico o da stabilizzarla al valore di riposo. In tal caso, la possibilità da parte del neurone postsinaptico di creare potenziali d’azione diminuisce. Nelle sinapsi inibitorie il legame tra il neurotrasmettitore e il recettore apre un canale per il potassio o per il cloro, generando così un potenziale postsinaptico inibitorio (PSI).

Neurotrasmettitori: struttura, sintesi e catabolismo

I neurotrasmettitori si dividono in varie classi in base alla loro struttura chimica, essi comprendono: i derivati della colina (acetilcolina), le amine biogene, gli amminoacidi e i peptidi neuroattivi.

Acetilcolina (ACh)

È rilasciata dai neuroni del sistema nervoso centrale e periferico ed è il più diffuso neurotrasmettitore. È sintetizzata dall’acetilcoenzima A e dalla colina, ad opera della colina acetiltransferasi. Dopo il suo rilascio si lega ai recettori postsinaptici e viene catabolizzata dall’enzima acetilcolinesterasi (AChE). I recettori dell’acetilcolina vengono detti colinergici e sono di due tipi: nicotinici e muscarinici. I nicotinici legano la nicotina e non la muscarina, quelli muscarinici legano la muscarina e non la nicotina. Però, anche se legano l’acetilcolina entrambi, gli effetti di questi recettori sono molto diversi.

Amine biogene

Rappresentano una classe di neurotrasmettitori derivanti dagli amminoacidi. Sono chiamate amine perché possiedono un gruppo amminico. Le amine biogene includono le catecolamine, la serotonina e l’istamina. Le catecolamine contengono a loro volta la dopamina, l’adrenalina e la noradrenalina. I recettori delle catecolamine sono detti adrenergici e si dividono in alfa e beta.

Amminoacidi

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