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Qual è la funzione della sinapsi?

Per definizione la sinapsi è la connessione funzionale tra due cellule nervose o tra una cellula nervosa e un determinato organo periferico. La sinapsi è pertanto formata da:

• Un bottone terminale del neurone trasmittente, la membrana che circonda il bottone è detta presinaptica
• Una struttura nel neurone ricevente, generalmente un dendrite, anch'esso circondato da membrana che viene chiamata però postsinaptica
• Uno spazio detto fessura sinaptica che appartiene allo spazio extracellulare

Nella sinapsi l'informazione fluisce dal neurone presinaptico a quello postsinaptico.

Cosa sono i motoneuroni?

Detti anche "efferenti", sono i neuroni che emanano impulsi di tipo motorio agli organi della periferia corporea. Si distinguono da quelli "afferenti" per il fatto che questi ultimi partecipano all'acquisizione di stimoli trasportando le informazioni dagli organi sensoriali al sistema nervoso centrale.

Descrivere la morfologia del neurone

Il neurone è la cellula più complessa del nostro organismo. È dotata di un corpo cellulare (o soma) dotato di un nucleo, dal quale originano dei prolungamenti rivestiti da membrana plasmatica e all'interno dei quali è presente il citoplasma. I prolungamenti del neurone non sono tutti equivalenti, infatti il dendrite, che si occupa degli input, è di maggior diametro e si ramifica ulteriormente in prossimità del corpo cellulare. L'assone invece, responsabile degli output, ha origine dal corpo cellulare come singolo prolungamento ed è più piccolo. Nei prolungamenti degli assoni passano gli impulsi elettrici diretti ad altre cellule e affinché la conduzione sia più rapida, l'assone possiede un rivestimento isolante detto guaina mielinica (composta da mielina e cellule di Schwann) la quale presenta delle "interruzioni" o delle zone di spessore minimo dette Nodi di Ranvier in corrispondenza delle quali si ha il passaggio degli ioni. Infine, abbiamo il bottone terminale o terminale assonale, presente alla fine di ogni ramo dell'assone. Qui sono presenti le vescicole sinaptiche che contengono i neurotrasmettitori.

Descrivere le funzioni delle componenti neuronali

I dendriti nascono subito dal soma con le loro ramificazioni mentre l'assone nasce dal soma come singolo prolungamento, detto branca principale, per poi ramificarsi successivamente con delle branche cosiddette collaterali. Queste branche collaterali hanno un diametro minore rispetto alla branca principale. I terminali assonali, sono più di uno. Ci saranno tanti terminali assonali quante ramificazioni si sono create. È chiaro che l'informazione in output può essere trasmessa a più neuroni insieme. Il messaggio trasmesso dal neurone può essere ricevuto simultaneamente da diversi destinatari, sia che siano neuroni o altre cellule specializzate. In ogni terminale assonale vi è un piccolo rigonfiamento, chiamato bottone terminale. I bottoni terminali rappresentano il punto di passaggio dell'informazione. Le strutture che consentono il passaggio vengono dette sinapsi.

Descrivere i vari tipi di neuroni

Si classificano in base alla lunghezza dell'assone, i neuroni appartengono a uno dei due tipi:

• Neuroni di proiezione: Assone lungo con terminali assonali lontani dal soma, trasmettono informazioni a neuroni posti a notevole distanza.
• Interneuroni (o a circuito locale): Assone breve che finisce nei dintorni del corpo cellulare, trasmettono informazioni a neuroni vicini.

In seguito abbiamo:

• I neuroni sensitivi o afferenti: acquisiscono stimoli dagli organi e li trasportano al SNC.
• Interneuroni motori: integrano le info acquisite e le trasmettono ai neuroni motori.
• Neuroni motori o efferenti: detti anche motoneuroni emanano impulsi di tipo motorio agli organi della periferia corporea.

Come funziona il neurone?

Il neurone ha due tipi di funzioni: INPUT e OUTPUT.

Funzioni di input

Il sistema nervoso è strutturato per ricevere informazioni dall'esterno attraverso i canali sensoriali (vista, udito, gusto, olfatto) e dall'interno attraverso il dolore viscerale, senso di posizione e movimento del corpo nello spazio, senso di replezione degli organi cavi. Tutte queste informazioni vengono raccolte da strutture specializzate dette RECETTORI, che trasformano le diverse forme di energia del sistema nervoso in energia per elaborare le informazioni. La zona del neurone per l'input si chiama DENTRITE.

Funzioni di output

La funzione di output invece si occupa di portare a destinazione le informazioni elaborate. I segnali bioelettrici quindi, inviano ai muscoli scheletrici, ai muscoli dei visceri e al muscolo striato cardiaco le informazioni. La zona del neurone per l'output si chiama ASSONE. Le zone funzioni intermedie tra input e output sono gestite dal SNC e sono molto complesse, servono ad esempio per integrare le modalità sensoriali e confrontarle per fornire una giusta risposta motoria.

Cosa si intende per membrana eccitabile?

Si intende la proprietà che hanno le membrane dei tessuti eccitabili in particolare neuroni e cellule muscolari (lisce e striate). Sono membrane in grado di generare e condurre segnali elettrici detti anche potenziali d'azione che possono essere postsinaptici eccitatori (PSSE) o inibitori (PSSI).

Descrivere il funzionamento dei canali ionici

Il canale ionico funziona in modo passivo quando è sempre aperto grazie alla selettività degli ioni dove è presente un continuo attraversamento di membrana dovuto alla variazione del potenziale di membrana. Il canale ionico può anche essere ad accesso variabile nel momento in cui si attiva solo dopo uno stimolo chimico, fisico o meccanico ed è regolato da un ligando specifico.

Che cosa è un canale ionico?

È una proteina che attraversa la membrana cellulare (trans-membrana) e che modula il potenziale di membrana. Controlla il flusso di ioni che entra ed esce dalla cellula secondo il gradiente di concentrazione. Esistono due tipi di canali ionici: quelli di cui l'apertura e chiusura sono legate a variazioni del potenziale e quelli che sono regolati da un ligando specifico.

Cosa si intende per eccitabilità neuronale?

È la proprietà biofisica dei neuroni che consiste nella capacità di generare impulsi elettrici che si propagano lungo la membrana. La membrana del neurone ha la caratteristica di reagire ai cambiamenti dell'ambiente con variazioni del potenziale di membrana. In questo modo comunicano le cellule. L'eccitabilità dipende dalla presenza di canali nella membrana con permeabilità selettiva e la possibilità di variare quest'ultima in relazione alla differenza di potenziale (voltaggio dipendenti) tra le due superfici della membrana.

Indicare con precisione la differenza di potenziale

È misurata in mV (millivolt) e si può individuare a cavallo della membrana cellulare. In condizioni di riposo il versante interno della cellula è carico negativamente mentre quello esterno positivamente. Le variazioni rispetto al valore di riposo (-60 -70 mV nelle cellule nervose) possono modificare il potenziale verso valori più elettropositivi (depolarizzazione) o più elettronegativi (iperpolarizzazione).

Descrivere il meccanismo di elettrogenesi

È un meccanismo che si attiva alla formazione del potenziale di membrana, il quale nasce con distribuzione non uguale delle cariche elettriche ai due lati della membrana a seguito dell'apertura. Durante l'elettrogenesi viene a crearsi la "differenza" di potenziale di membrana in quanto fuori dalla cellula si hanno alte concentrazioni di sodio, calcio e cloro e dentro la cellula si hanno alte concentrazioni di potassio e anioni organici.

Descrivere le caratteristiche delle varie conduttanze ioniche nel potenziale d'azione

Durante un potenziale d'azione si verifica una variazione delle conduttanze ioniche che riguardano il sodio e il potassio, entrambe attivate dal voltaggio. La variabilità della conduttanza è legata alla variabilità della forma, durata e meccanismi di "gating" (accensione) dei canali. Quindi abbiamo canali aperti da stimoli depolarizzanti o iperpolarizzanti, canali attivati da secondi messaggeri o canali passivi.

Quali sono le fasi di un potenziale d'azione?

Nel profilo di un potenziale d'azione si parte da una situazione di riposo per poi ritornare alla stessa. La prima fase è quella della DEPOLARIZZAZIONE dovuta all'apertura dei canali sodio Na e la comparsa di una corrente entrante che però inattiva i canali sodio e attiva quelli del potassio K. La seconda fase è quella della RIPOLARIZZAZIONE dovuta a una corrente in uscita di potassio K che ripolarizza la membrana. Ultima fase IPERPOLARIZZAZIONE, nella quale molti canali del potassio non si chiudono in modo sincrono e quindi aumenta la negatività.

Cosa si intende per fase di depolarizzazione?

Dovuta alla rapida apertura dei canali del Na⁺ con un aumento della conduttanza dello ione (GNa) con la comparsa di una corrente entrante. La depolarizzazione provoca inattivazione dei canali del Na⁺ e l'apertura dei canali per il K⁺.

Descrivere le caratteristiche di un potenziale d'azione

• È una depolarizzazione rapida del potenziale di membrana che raggiunge valori al di sopra di 0 mV per poi ritornare lentamente a riposo.
• È un evento che si ripete nel tempo e nello spazio.
• Richiede che la depolarizzazione superi un valore critico (soglia) e superato tale valore si osserva il potenziale d'azione.
• Si osserva in cellule eccitabili ed è usato per trasferire informazioni da una cellula all'altra con le connessioni sinaptiche.
• Dopo il potenziale c'è un periodo di riposo assoluto e poi parziale.
• Si propaga con velocità compresa tra 1 m/s e 100 m/s.

Cosa si intende per fase di iperpolarizzazione?

In molte cellule un potenziale è seguito da un breve aumento della negatività dovuto al fatto che i canali per il K⁺ non si chiudono in modo sincrono quando il Vm raggiunge il valore di equilibrio e si registra un maggiore efflusso di K⁺.

Cosa si intende per fase di ripolarizzazione?

È una fase del procedimento nel quale opera il potenziale d'azione. Dopo la depolarizzazione, nella quale si aprono i canali per il sodio e aumenta la conduttanza per gli ioni GNa, si ha la RIPOLARIZZAZIONE che è dovuta a una corrente in uscita di potassio (K) con aumento dello ione GK che tende a ripolarizzare la membrana. Alla fine abbiamo l'iperpolarizzazione nella quale aumenta la negatività poiché i canali per il potassio non si chiudono in modo sincrono.

Indicare le principali differenze tra la sinapsi elettrica e la sinapsi chimica

I due tipi di sinapsi si differenziano per il modo e il tempo di esecuzione. Nella sinapsi elettrica il segnale passa direttamente dal terminale presinaptico alla cellula postsinaptica. Nella sinapsi chimica viene rilasciata una sostanza chimica detta neurotrasmettitore che deve legarsi ad un recettore per dare risposta, si verifica dunque un ritardo sinaptico.

Come funziona una sinapsi chimica?

È la sinapsi più diffusa nel SNC e SNP. Per trasmettere le informazioni inizia con il rilascio del neurotrasmettitore da parte della cellula presinaptica (dalle vescicole e attraversa la fessura sinaptica). Il neurotrasmettitore dovrà poi legarsi ad un recettore posto sulla membrana della cellula postsinaptica, attivando così la sinapsi. Questo procedimento potrà dare ritardo nella risposta postsinaptica.

Come funziona una sinapsi elettrica?

Nelle sinapsi elettriche sono presenti le GAP JUNCTION, canali ionici che permettono il flusso da una cellula all'altra. In questo modo le superfici di contatto si estendono ed influenzano la conduttività della sinapsi. Grazie al meccanismo dei gap junction il citoplasma della membrana presinaptica è a stretto contatto con quello della cellula postsinaptica e quindi la depolarizzazione della presinapsi viene trasferita subito alla postinapsi.

Descrivere le caratteristiche generali e comuni dei vari trasmettitori

Un neurotrasmettitore per essere definito tale deve essere sintetizzato e immagazzinato nelle vescicole presinaptiche per poi essere rilasciato. Deve legarsi a recettori specifici, che si trovano sulla membrana postsinaptica, per poi essere rimosso e finire il processo.

L'acetilcolina Ach è liberato da motoneuroni a livello della placca motrice/neuromuscolare, da neuroni pregangliari del SNA, da neuroni postgangliari del sistema parasimpatico, da neuroni della corteccia responsabili dell'apprendimento e della memoria.

Le amine biogene o catecolamine comprendono dopamina, adrenalina e noradrenalina. Provengono dal catecolo e sono sintetizzate dall'aminoacido tirosina. La DOPAMINA è il neurotrasmettitore della sostanza nera del midollo allungato, deputata al movimento, viene compromessa nei malati di Parkinson. La NORADRENALINA è presente nel locus coeruleus che proietta a ippocampo, corteccia e cervelletto (SNA ortosimpatico). L'ADRENALINA ha stessi effetti della noradrenalina, poiché questa viene convertita nella midollare del surrene in adrenalina. Infine la SEROTONINA è responsabile del controllo sonno-veglia ed è coinvolta nelle sindromi maniaco-depressive. Gli aminoacidi GABA E GLUTAMMATO sono neurotrasmettitori fondamentali poiché il primo è inibitorio e il secondo eccitatorio.

Descrivere i vari tipi di recettori per i neurotrasmettitori

In base alla localizzazione si dividono in RECETTORI INTRACELLULARI e RECETTORI DI MEMBRANA.

Quelli intracellulari sono sostanze lipofile (ormoni steroidei e tiroidei, vitamine A e K) che si diffondono attraverso la membrana delle cellule e agiscono su recettori intracellulari, regolano la crescita, la differenziazione cellulare e l'omeostasi.

I recettori di membrana sono proteine di membrana che segnalano la presenza di un ligando alla cellula. Ci sono i RECETTORI CANALE, canali ionici dipendenti dal ligando che inducono l'apertura del canale. Sono recettori rapidi che creano potenziali d'azione. Invece i RECETTORI ACCOPPIATI A PROTEINE G sono la più grande famiglia di recettori nel nostro corpo, a cui si lega un'ampia varietà di ligandi. Sono essenzialmente proteine di membrana che attraversano 7 volte la stessa. Modificano le funzioni cellulari usando le proteine G.

Per quanto riguarda i RECETTORI AD ATTIVITÀ TIROSIN-CHINASICA possiamo dire che questi attivano i fattori di crescita e la trascrizione del DNA. Mentre quelli AD ATTIVITÀ GUANILATO-CICLASICA sono recettori che hanno attività enzimatica in grado di convertire il GTP in un secondo messaggero.

Indicare le principali differenze tra i recettori ionotropici ed i recettori metabotropici

I recettori IONOTROPICI formano direttamente un canale ionico e inducono un cambiamento che apre il poro grazie al legame con il neurotrasmettitore. I recettori METABOTROPICI invece attivano indirettamente i canali ionici con i secondi messaggeri (cAMP, DAG, calcio).

Cosa si intende per recettore a canale ionico?

Sono detti anche recettori canale perché sono dei canali ionici ligando-dipendenti. Questi permettono l'apertura del canale ionico grazie alla presenza del ligando che modifica la conduttanza ionica.

Descrivere brevemente le caratteristiche della plasticità sinaptica

È un processo di continuo rimodellamento della connettività tra neuroni nel quale avvengono variazioni di morfologia, numero, posizione, forza di scarica. È un processo alla base del recupero funzionale di determinati circuiti lesionati. Alle caratteristiche si aggiunge l'essere a BREVE e a LUNGO TERMINE in base al tempo di creazione di modifiche strutturali o funzionali.

Quali sono le differenze tra recettore canale e recettore accoppiato a proteina G?

I recettori canale sono canali ionici ligando-dipendenti, chiamati anche ionotropici, costituiti da glicoproteine che si assemblano a formare un canale idrofilico; l'apertura del canale è indotta dalla presenza del ligando che modifica la conduttanza ionica. Sono recettori rapidi capaci di innescare un potenziale d'azione. I recettori accoppiati a proteine G costituiscono la famiglia recettoriale maggiormente presente in tutto il corpo umano; sono recettori a cui si legano un'ampia varietà di ligandi, come ormoni e neurotrasmettitori. Il recettore è una proteina di membrana, formata da un'unica catena polipeptidica che attraversa sette volte la membrana. Sono così definiti in quanto modificano le funzioni cellulari usando le proteine leganti i nucleotidi guanilici (PROTEINE G).

Quali sono le caratteristiche di un recettore accoppiato a proteina G?

Sono la più grande famiglia di recettori del corpo umano e si legano ad una grande varietà di ligandi. Sono recettori di membrana perché sono proteina di membrana formate da un'unica catena polipeptidica che attraversa la membrana 7 volte. Modificano le funzioni cellulari usando le proteine G.

Qual è la differenza tra NMDA e AMPA?

Sono entrambi recettori del glutammato. L'NMDA è ionotropico, quindi funge da canale ionico dopo legame con rispettivo ligando, lascia entrare sodio e calcio e lascia uscire il potassio. Il recettore AMPA invece non è ionotropico ma importante per trasmissione sinaptica eccitatoria del SNC. Questo genera un PPSE che è rapido ma debole infatti viene usato per informazioni che non si ricordano a lungo.

Quali sono le differenze tra il GABA e il glutammato?

La principale differenza tra i due è che il GABA è un neurotrasmettitore inibitorio mentre il glutammato è eccitatorio. Il GABA è responsabile per la regolazione del tono muscolare, dunque viene rilasciato dai neuroni locali presenti nel cervello (neuroni gabaergici) i quali operano a breve distanza. Invece il glutammato (o acido glutammico) è eccitatorio e non oltrepassa la barriera ematoencefalica ma viene convertito dalle funzioni cellulari.