Neurobiologia

SENSI CHIMICI

Ci sono 3 sistemi chemosensoriali associati a naso e bocca: sistema olfattivo, sistema gustativo e sistema chemosensoriale del trigemino, tutti e 3 danno informazioni sulle qualità del cibo e sulla possibilità di ingerirlo.

SISTEMA OLFATTIVO

Ci dà informazioni sulle sostanze chimiche volatili presenti nell'ambiente, sul nostro corpo o su oggetti o persone che ci circondano.

A livello anatomico, questo è formato dall'epitelio olfattivo (riveste la superficie interna del naso) che contiene i recettori olfattivi (neuroni bipolari con ciglia olfattive) che sono responsabili della trasduzione dei segnali olfattivi (sostanze odorose trasportate dall'aria) in segnali elettrici.

Il neurone di 1° ordine ha il corpo cellulare nell'epitelio olfattivo e gli assoni formano il nervo olfattivo che fa sinapsi con i neuroni di 2° ordine nel bulbo olfattivo, gli assoni di questi neuroni vanno poi (in modo omolaterale) tramite il tratto olfattivo alla...

epitelio nasale). I recettori olfattivi sono proteine transmembrana che riconoscono specifiche molecole odorose e attivano una cascata di segnali che porta alla percezione dell'odore. Il bulbo olfattivo è la prima stazione di elaborazione dell'informazione olfattiva nel cervello. Qui, le fibre dei recettori olfattivi formano sinapsi con i neuroni olfattivi, che a loro volta inviano segnali al talamo e ad altre aree cerebrali coinvolte nella percezione dell'odore. Il tratto olfattivo è il percorso che porta l'informazione olfattiva dal bulbo olfattivo al resto del cervello. Attraverso questo tratto, l'informazione olfattiva viene elaborata e integrata con altre informazioni sensoriali per creare la percezione dell'odore. In conclusione, il sistema olfattivo è complesso e coinvolge diverse strutture del sistema nervoso centrale. L'epitelio olfattivo è la sede dei recettori olfattivi, che riconoscono le molecole odorose, mentre il bulbo olfattivo e il tratto olfattivo sono responsabili dell'elaborazione e della trasmissione dell'informazione olfattiva al cervello.

soma).C'è da dire che la qualità della molecola odorosa varia in base alla concentrazione e in base a piccole modificazioni strutturali (indolo a basse concentrazioni ha un odore floreale mentre a concentrazioni più elevate ha un odore putrido, il D-carvone ha odore di menta mentre L-carvone ha odore di semi di cumino).

Per quanto riguarda la trasduzione sensoriale, la molecola odorosa si lega a recettori accoppiati a proteine G specifiche per l'olfatto, attivazione proteine G(olf), la subunità alfa si distacca e provoca aumento di AMPc che si lega ai canali del Na/Ca (entra Na e Ca), il Ca che entra determina l'apertura dei canali per il Cl (esce Cl), si genera così un potenziale generatore e poi, a livello dell'assone, un potenziale d'azione indotto dall'apertura dei canali voltaggio-dipendenti.

La ripolarizzazione avviene perché il Ca si lega alla CAM (chinasi II Ca-calmodulina dipendente) e attiva il canale

scambiatore Na/Ca (esce Ca, entra Na) poi si attiva un meccanismo a feedback dato dall'attivazione della fosfodiesterasi che catalizza la degradazione dell'AMPc in AMP quindi chiusura dei canali che permettevano l'entrata di Ca e ripristino della proteina G.

Parlando ora del bulbo olfattivo, l'aspetto più caratteristico del bulbo olfattivo sono gli glomeruli, strutture sferiche in cui avvengono le sinapsi eccitatorie tra gli assoni del nervo olfattivo e le cellule mitrali che sono i principali neuroni del bulbo olfattivo. In ogni glomerulo arrivano informazioni da circa 20.000 recettori olfattivi e i neuroni che esprimono lo stesso allele per un recettore convergono tutti nello stesso glomerulo, questo permette la massima accuratezza nel riconoscimento degli odori. Lo strato più interno del bulbo olfattivo è costituito dai granuli che formano contatti sinaptici con le cellule mitrali e si suppone che questi stabiliscono circuiti locali di inibizione.

laterale con cellule mitrali. Comunque poi l'informazione, tramite il tratto olfattivo, passa oltre che alla corteccia olfattiva, anche ad altre strutture come il talamo (associazione odori ad altri stimoli sensoriali), alla formazione dell'ippocampo (costruzione memoria evocata da un odore), amigdala/ipotalamo (modificazione di risposte comportamentali in seguito ad un'informazione olfattiva, quindi viene modificato anche il sistema motorio viscerale/autonomo).

Con l'avanzare dell'età c'è una minor capacità discriminatoria degli odori o per cause relative alla trasmissione periferica (alterata sensibilità) o centrale (alterata attività strutture olfattive del SNC).

SISTEMA GUSTATIVO

Ci dà informazioni sulle proprietà chimiche/fisiche delle sostanze presenti negli alimenti, è influenzato da fattori culturali e psicologici.

Le strutture recettoriali sono le papille gustative, presenti sulla superficie della lingua.

palatomolle e faringe, nella parte laterale si trova il poro gustativo e all'interno troviamo le cellule gustative (recettori del gusto) e le cellule basali (con proprietà staminali). Le molecole ingerite, attraverso il bottone gustativo, entrano in contatto con le cellule gustative (si genera in queste un potenziale di recettore) che fa sinapsi con gli assoni gustativi afferenti (in questi verrà trasmesso un potenziale d'azione).

Esistono 5 tipi di sapori captati da recettori diversi situati in zone diverse della lingua, acido (ai lati), amaro (nella parte posteriore), salato e dolce/umami (parte anteriore).

Per quanto riguarda la trasduzione sensoriale, le cellule gustative hanno un dominio apicale e uno basale, la trasduzione sensoriale inizia in quello apicale ed in quello basale si generano i potenziali di recettore.

Nel caso dei Sali la trasduzione del segnale avviene mediante canali ionici sensibili all'amiloride e specifici per il Na; nel caso degli acidi

mediante canali TRP sensibili agli ioni H+. L'ingresso di questi ioni (Na+ e H+) nei 2 diversi tipi di canali determina depolarizzazione e potenziale di recettore graduato, ciò porta all'apertura di canali voltaggio-dipendenti per il Na+ con ulteriore depolarizzazione che attiva canali per il Ca2+ voltaggio-dipendenti provocando il rilascio di serotonina che si lega ai recettori del neurotrasmettitore di 1° ordine scatenando in questo un potenziale d'azione. I recettori per molecole dolci, amare e umami sono invece dei recettori accoppiati a proteine G, che una volta legato il ligando si ha l'attivazione della fosfolipasi C, formazione IP3 che determina l'apertura dei canali TRP con ingresso di Ca2+ e quindi depolarizzazione e formazione di un potenziale di recettore graduato e rilascio di serotonina che si lega ai recettori del neurone sensoriale di 1° ordine (neurone afferente) causando in questo un potenziale d'azione. Questi neuroni afferenti non sono altro.che rilevano la presenza di sostanze chimiche irritanti o nocive sulla faccia o inalate. Questi neuroni rispondono a inquinanti atmosferici, etanolo, capsaicina e acido acetico.

polimodali di cui gli assoni vanno nel trigemino.Media risposte come aumento della salivazione, vasodilatazione, lacrimazione esudorazione.

MOTONEURONI INFERIORII circuiti nervosi che controllano il movimento possono essere suddivisi in 4 sottosistemi:

• I circuiti nervosi situati nella sostanza grigia del midollo spinale e nel troncoencefalico, comprendono i motoneuroni inferiori (o motoneuroni α) che innervano la muscolatura scheletrica di testa e corpo determinandone la contrazione, e gli interneuroni che ricevono afferenze dai motoneuroni superiori tramite le vie discendenti e che proiettano ai motoneuroni α.
• I motoneuroni superiori i cui corpi cellulari sono situati nella corteccia cerebrale (importanti per esecuzione movimenti volontari testa tronco e arti ed espressioni faccia) o nel tronco encefalico (impo per preparazione ad esecuzione movimenti volontari, controlla infatti la postura e orientamento occhi) e gli assoni comunicano con gli interneuroni ma non

innervano direttamente i muscoli scheletrici, l'attività dei motoneuroni α è regolata mediante gli interneuroni. • Il terzo e quarto sottosistemi sono il cervelletto (coordinazione movimenti in corso, corregge errori movimento) e i gangli della base (avvio o terminazione movimenti volontari) che non hanno accesso diretto agli interneuroni o ai motoneuroni α, ma proiettano ai motoneuroni superiori. LOCALIZZAZIONE MOTONEURONI α Il midollo spinale, che ha la funzione di controllare i muscoli del corpo, è formato dalla sostanza bianca (presenta gli assoni) che è esterna e quella grigia (corpi cellulari) interna, confrontando sezioni di midollo spinale possiamo vedere come dal basso verso l'alto aumenta la sostanza bianca. Nella sostanza grigia sono presenti le corna dorsali che ricevono i neuroni sensoriali e le corna ventrali dove sono presenti i corpi cellulari dei motoneuroni inferiori che innervano i muscoli striati. Per capire la localizzazione

Dei motoneuroni α è stato condotto un esperimento nel gatto, attraverso l'uso di un tracciante che identifica i corpi cellulari si è visto che c'è una sorta di mappa a livello delle corna ventrali infatti ci sono tipi di motoneuroni diversi ognuno che andrà ad innervare un muscolo diverso (distale o prossimale); c'è quindi un'organizzazione mediale-laterale del corno ventrale in cui la parte laterale presenta i corpi cellulari dei motoneuroni che innervano i muscoli distali (legati al movimento) mentre nella parte mediale ci sono i corpi cellulari dei motoneuroni che innervano i muscoli prossimali (legati alla postura).

UNITÀ MOTORIE

Gli assoni del motoneurone α stabiliscono sinapsi con più fibre muscolari scheletriche con lo scopo di innervare una regione più ampia del muscolo scheletrico per distribuire la forza e proteggere da lesioni.

L'unità motoria è proprio il fatto che 1 singolo

fa sinapsi con più f