Psicobiologia - sistema nervoso e sue cellule

1.IL SISTEMA NERVOSO E LE SUE CELLULE

Il Sistema nervoso si divide in due parti. Complessivamente costituisce il 2% del peso del nostro

corpo ma consuma quali il 20% dell'ossigeno e dell'energia.

Il Sistema Nervoso Centrale (SNC) è costituito dall'encefalo e dal midollo spinale ed è racchiuso

entro le ossa (del cranio e della colonna vertebrale).

Il Sistema Nervoso Periferico (SNP) è la porzione che si trova all'esterno del cranio e della

colonna vertebrale ed è costituito principalmente dai nervi cranici, dai nervi spinali e dai recettori.

Le cellule fondamentali del sistema nervoso sono Neuroni (circa 100 miliardi) e le Cellule Gliali

(1000-2000 miliardi), ma contiene anche altri tipi di cellule: epiteliali, ependimali, del tessuto

connettivo ecc. Le cellule gliali sono circa 10 volte più numerose dei neuroni ma la loro dimensione

è in media un decimo di quello dei neuroni cosicché il volume occupato da questi due tipi di cellule

non è molto diverso. Si dividono poi per tutta la vita e pertanto quelle che muoiono sono

rimpiazzate. Salvo rare eccezioni, invece, i neuroni presenti alla nascita non possono essere

rimpiazzati e pertanto il loro numero decresce con l'età (le glia mutando di continuo possono quindi

dare vita a tumori, cosa non possibile nei neuroni che sono invece stabili). Secondo la teoria del

neurone i neuriti dei differenti neuroni non sono connessi in maniera continua ma devono

comunicare per contatto e non per continuità.

NEURONI → sono responsabili dell'attività elettrica del sistema nervoso. Un neurone è costituito

da tre distinte regioni: i dendriti, il corpo cellulare o soma e l'assone. Assone e dendriti vengono

spesso chiamati collettivamente neuriti. Nel soma (diametro dai 10 ai 100 μm) sono contenuti il

nucleo e gli altri organelli citoplasmatici che servono per la sintesi delle macromolecole e per

regolare il metabolismo cellulare (presenti anche nelle altre cellule), qui avviene anche solitamente

l'integrazione dei segnali raccolti dai dendriti. I dendriti (lunghezza che varia dai 20 ai 2000 μm)

sono solitamente più di uno e appaiono molto ramificati. Ricevono informazioni dalle altre cellule

neuronali e sono talvolta provvisti di specializzazioni chiamate spine dendritiche (strutture

specializzate dove il dendrite riceve il contatto sinaptico da altre cellule neuronali). Il loro diametro

tende ad assottigliarsi man mano che si allontanano dal soma. L'assone (diametro tra i 0.2 e i 20

μm, arrivando anche ad un mm in certi neuroni speciali degli invertebrati, come il calamaro, è

costante per tutta la sua lunghezza) conduce l'impulso nervoso lontano dal neurone che lo ha

generato. La sua lunghezza è molto variabile e qualche volta può superare un metro (ad esempio

l'assone dei motoneuroni che innervano i muscoli del piede). Solitamente c'è solo un assone anche

se talvolta può ramificarsi al suo apice (i rami vengono chiamati collaterali). La maggior parte degli

assoni è ricoperta da una guaina, la guaina mielinica. L'impulso nervoso si origina in una zona del

soma alla base dell'assone chiamato monticolo assonico (o cono d'emergenza o cono d'integrazione)

e poi si propaga lungo l'assone fino ai bottoni sinaptici delle terminazioni sinaptiche (terminali). Gli

assoni di vari neuroni spesso si riuniscono e corrono parallelamente a formare un nervo (nel sistema

nervoso periferico) o un tratto (nel sistema nervoso centrale), creano quindi delle strutture più

compatte proteggendosi da lesioni causate da sollecitazioni di tipo meccanico. Al suo termine

l'assone solitamente si ramifica e termina a contatto con altre cellule nervose mediante strutture

specializzate chiamate bottoni sinaptici (o terminazioni sinaptiche o terminali sinaptici).

La sinapsi è una struttura specializzata costituita da due cellule nervose; il neurone pre-sinaptico e il

neurone post-sinaptico, tra i quali c'è uno spazio inter-sinaptico chiamato fessura sinaptica. La

direzione del flusso dei segnali elettrici nei neuroni va dai dendriti al soma dell'assone fino alle

terminazioni presinaptiche; i neuroni non lavorano da soli ma sono connessi tra di loro per formare

dei circuiti neurali (il numero di terminazioni sinaptiche che un neurone può ricevere varia da 1 a

100.000). I neuroni e i circuiti hanno una plasticità, infatti assoni e dendriti possono cambiare

configurazione in funzione dell'esperienza, età e influenza chimiche; si formano in continuazione

nuove connessioni sinaptiche e altre smettono di funzionare e anche le specializzazioni di

membrana in una sinapsi subiscono modificazioni.

Classificazione dei diversi tipi di neuroni → ci sono molti criteri attraverso cui i differenti neuroni

vengono riconosciuti e classificati:

-Dimensione: il soma può variare di diametro tra i 10 e i 100 μm.

-Funzione: se ne distinguono di tre tipi: interneuroni (centro), neuroni sensoriali e motoneuroni

(periferia). I neuroni sensoriali rispondono a segnali esterni (es. recettori) trasformandoli, sono

neuroni afferenti (dalla periferia al centro); gli interneuroni elaborano le informazioni che entrano

nel sistema sensoriale, prendono decisioni e se necessario mettono in moto l'organismo; i

motoneuroni comandano il sistema stimolando i movimenti per agire nell'ambiente circostante,

sono neuroni efferenti (dal centro alla periferia). Anche gli organismi più semplici hanno la stessa

suddivisione di funzioni (stimolo → sistema sensoriale → integrazione → sistema effettore →

risposta). Il sistema sensoriale e il sistema effettore presentano caratteristiche molto simili in

organismi diversi (uomo-mosca). Il sistema di integrazione al contrario è molto differenti in un

insetto o un vertebrato.

-Forma: struttura morfologica in base al numero di neuriti, sono di tre tipi: unipolari, bipolari e

multipolari. Le unipolari sono la forma tipica di molti neuroni sensoriali (fotorecettori, recettori del

tatto ecc), hanno un solo assone e nessun dendrite; le bipolari si trovano anch'esse spesso negli

organi di senso (es. nella retina (interneurone) o quelle dell'epitelio olfattivo), hanno un solo assone

e un solo dendrite; le multipolari sono le più diffuse e ne esistono di tipi differenti, si trovano sia nel

sistema nervoso centrale che periferico (organi di senso e sistema motorio), hanno un solo assone e

molti dendriti.

Lunghezza dell'assone → i neuroni della corteccia si differenziano per la lunghezza dell'assone che

è associata alla sua funzione. Si dividono in I° tipo del Golgi con assone lungo, sono i neuroni di

proiezione che mandano l'assone in altre zone della corteccia, o nella zona omologa dell'altro

emisfero cerebrale; il II° tipo del Golgi hanno invece un assone corto e sono i neuroni a circuito

locale.

Tipo di Neurotrasmettitore → i tipi di neurotrasmettitori se ne contano quasi una cinquantina e di

conseguenza i neuroni, ma i più importanti sono i neuroni colinergici che usano l'acetilcolina come

neurotrasmettitore, e i neuroni dopaminergici che usano la dopamina.

CELLULE GLIALI (o Glia) → svolgono principalmente la funzione di isolamento elettrico e di

supporto all'attività dei neuroni. Le altre funzioni fondamentali sono:

-riempire lo spazio separando un neurone dall'altro e isolando elettricamente gli assoni.

-nutrire i neuroni.

-mantenere stabile la composizione dello spazio extracellulare.

-guidare la crescita e la ricrescita delle cellule neuronali.

-riparare i tessuti e difendere dai patogeni (sostituendo il sistema immunitario).

Le cellule Gliali si dividono poi in base all'origine in Microglia e Macroglia.

Microglia: derivano dal mesodema (in particlare dai macrofagi) e migrano durante lo sviluppo

dell'embrione nel cervello. La loro principale funzione è di riparare i tessuti danneggiati fagocitando

quel che rimane delle cellule morte.

Macroglia: hanno la stessa origine embriologica dei neuroni durante lo sviluppo, e si dividono in

Astrociti, Oligodendrociti e Cellule di Schwann. Gli astriciti sono i più numerosi e versatili tra le

cellule gliali, prendono il nome dalla loro forma (astro=stella) e svolgono molte funzioni importanti.

Nutrono i neuroni e contribuiscono a formare la barriera emato-encefalica; in gran parte del corpo,

infatti, le cellule che rivestono i capillari non aderiscono fra loro in modo stretto facendo fluire

liberamente molte sostanze dai capillari ai tessuti circostanti, ciò però non avviene nel sistema

nervoso centrale. Il cervello a differenza degli altri organi non è bagnato da sangue (anche se è

attraversato dai vasi sanguigni) ma da il liquido cerebrospinale. Solo grazie agli astrociti i neuroni

entrano in contatto con i vasi del sistema circolatorio, e grazie a questo ruolo, gli atrociti insieme

alle cellule endoteliali dei vasi costituiscono la barriera emato-encefalica. Grazie a questo

meccanismo viene controllato il passaggio di tutte le molecole (dagli ioni alle macromolecole)

all'interno del SNC evitando così che i virus e i batteri penetrino, mantenendo costante la

concentrazione di ioni nel liquido extracellulare dei tessuti del SNC (infatti le variazioni nella

concentrazione ionica che si osservano nel sangue non sarebbero compatibili con il funzionamento

dei neuroni) e evitando il contatto dei neuroni con molte sostanze presenti nel sistema circolatorio

che hanno su di essi un forte effetto (ad esempio l'amminoacido Acido Glutammico presente nel

sangue anche ad alte concentrazioni, nel sistema nervoso viene usato come neurotrasmettitore e può

quindi eccitare molti neuroni). La barriera emato-encefalica, quindi, non permette il passaggio di

ioni, l'entrata di macromolecole o di agenti patogeni che potrebbero infettare il tessuto nervoso (solo

i virus che hanno imparato a risalire al contrario gli assoni riescono ad intaccare il cervello) e solo

gli scambi gassosi possono avvenire facilmente. Gli astrociti inoltre fungono le funzioni di

fagocitosi, localmente, come le microglia in quanto possono spostarsi all'interno del SNC usando i

loro processi pseudopodi (come fa l'ameba). Catturano i neurotrasmettitori che fuoriescono dalla

fessura sinaptica e li metabolizzano restituendolo al neurone che lo ha prodotto, impedendo che

possano agire su sinapsi diverse da quelle che li hanno rilasciati. Tamponano la concentrazione

extra-cellulare del K+ (ione potassio) che fuoriesce in grandi quantità quando l'attività elettrica del

neurone è intensa, in quanto, a lungo andare potrebbe accumularsi nel liquido extracellulare

modificando l'equilibrio ionico e interferendo con l'attività elettrica del neurone stesso. Gli astrociti

tamponano quindi la concentrazione extracellulare del potassio e di altri ioni mantenendo stabile la

composizione del liquido extracellulare. Gli astrociti sono tutti in co