Riassunto esame di Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica, Prof. Brugnolo

1. Fasi potenziale d’azione.

Le cellule nervose generano una varietà di segnali elettrici che trasmettono e immagazzinano

informazioni. I potenziali d’azione sono la modificazione repentina del potenziale di membrana,

scatenata dalla ricezione da parte del neurone di un segnale sensoriale o un messaggio chimico

proveniente da altri neuroni. I potenziali di azione costituiscono i segnali fondamentali che

trasferiscono informazioni da un punto all’altro del sistema nervoso e si propagano lungo tutta la

lunghezza degli assoni.

Da uno stato di riposo (-70mV) quando il neurone riceve uno stimolo, si ha un cambiamento di

carica per cui il potenziale di membrana (interno alla cellula) da negativo diventa più positivo (in

un processo chiamato depolarizzazione), fino al raggiungimento di un determinato valore soglia

(-55mV) nel quale si raggiunge un potenziale d’azione. Questo tipo di risposta ha un

funzionamento detto del “tutto o niente”: o si attiva, raggiungendo il PA, o non si attiva se non si

raggiunge il PA.

Raggiunti i -65mV, si aprono i canali Na e il Na, essendo dieci volte più concentrato all’esterno,

fluisce verso l’interno per gradiente di concentrazione. L’entrata del Na fa aumentare la carica

dell’interno della cellula da -65mV a +40 mV, rendendo l'ambiente esterno più negativo, momento

in cui si chiudono i canali sodio. Nel frattempo si aprono anche i canali K+ che sono più lenti, e

verso il picco dei +40 mV il potassio (K+) tende ad uscire verso l'ambiente più negativo in modo

da ridurre il potenziale d'azione e ristabilire l'equilibrio causando passando attarverso una fase di'

iperpolarizzazione (-80 mV valore più negativo del potenziale di riposo -), momento in cui i canali

potassio si chiudono.

Durante tutto il processo le pompe sodio/potassio lavorano per mandare gli ioni sodio nel liquido

extracellulare (ogni 3 ioni sodio fuori, 2 potassio dentro).

Una volta chiusi, i canali non possono riaprirsi fino al raggiungimento di nuovo del potenziale di

riposo e nessuno stimolo è in grado di innescare un nuovo potenziale d’azione: questo momento è

chiamato periodo di refratterietà assoluta (Durante la fase di depolarizzazione e gran parte

della ripolarizzazione)

Nel periodo di iperpolarizzazione un neurone può rispondere solo a stimoli molto superiori alla

norma (nell’impossibilità per i canali ionici di attivarsi), si parla perciò di periodo di refrattarietà

relativa.

assone a riposo depolarizzazione ripolarizzazione

ddp: interno – 70 mV stimolo depolarizzante chiusura canali Na e ulteriore apertura

autopropagazione dell’impulso canali del K

-K 30 volte > rispetto nervoso lungo l’assone:  uscita di ioni k (per il gradiente chimico)

all’esterno ioni carichi positivamente passano  iperpolarizzazione (-80 mV) permette

-Na 10 volte > rispetto al alla membrana adiacente interna che l’impulso si muova in un’unica

citoplasma carica negativamente, direzione perché in questo periodo i

depolarizzandola al valore soglia -55 canali Na nel sono inattivi (periodo

-canali Na chiusi mV refrattario relativo)

-canali K aperti  apertura dei canali Na I canali K si chiudono e la membrana

- proteina pompa Na/K  ingresso di Na torna impermeabile al Na

trasporta ioni Na  inversione di polarità: interno + 40 La pompa Na/K riporta i valori di

all’esterno dell’assone e mV concentrazione degli ioni ai valori di

2 K all’interno riposo

1

2. Fattori che determinano il potenziale a riposo.

Il potenziale di membrana a riposo (-65 mV) è dovuto alla diversa concentrazione di alcune

macromolecole e ioni tra l’interno e l’esterno della cellula; in particolare:

1. Concentrazione intracellulare: maggiore concentrazione di ioni K e anioni organici (K

tedne a uscire)

Ioni K: concentrazione 10 volte > all’interno (diffusione spinge all’esterno, forza elettrica

all’interno)

2. Concentrazione extracellulare: maggiore concentrazione di ioni Na

Na: concentrazione 30 volte > all’esterno (diffusione e forza elettrica spingono all’interno)

La concentrazione di carica ai 2 lati della mebrana tenderebbe a essere uguale a causa della

forza di diffusione (per ristabilire l’omeostasi, le molecole vanno da regioni ad alta concentrazione

verso regioni a bassa concentrazione a seconda del gradiente chimico di concentrazione) e delle

forze di pressione elettostatica (la sostanza chimica, dotata di una carica elettrica, tende a

spostarsi verso l’ambiente dotato di carica opposta, a seconda del gradiente elettrico).

La diversa distribuzione di carica ai 2 lati della mebrana è dunque resa che possibile grazie ad

alcune caratteristiche della mebrana stessa. La mebrana è costituita da un doppio strato

fosfolipidico che, essendo idrofobico, non consente il passaggio degli ioni. La differente

concentrazione è realizzata da 2 gruppi di proteine che si trovano all’interno della membrana:

3. Canali di diffusione (ionici): aperture selettive che lasciano passare un tipo di ione. A

riposo, il potenziale di membrana delle cellule nervose è determinato in gran parte da

canali ionici permeabili al potassio (K)

4. Traspotatori attivi (pompa sodio potassio): proteina che trasporta, contro il gradiente

elettrochimico, 2 ioni K all’interno per ogni 3 Na spostati all’esterno. Essa richiede di molta

energia proveniente dall’idrolisi dell’ATP.

3. Descrivere la struttura dell’orecchio interno.

L’orecchio si tripartisce in orecchio esterno, medio e interno.

Situate in una cavità dell'osso temporale, il cui nome è labirinto osseo, le parti che costituiscono

l'orecchio interno sono sostanzialmente due:

1. aparato vestibolare

2. coclea

Per quanto riguarda l'apparato vestibolare (controllo dell’equilibrio) possiamo individuare:

1. 2 organi otolitici e rilevano posizione della testa e accelerazioni lineari

- utricolo traslazioni orizzontali

- sacculo traslazioni verticali

2. 3 canali semicircolari rilevano rotaizone del capo (endolinfa preme su cellule cigliate)

Per quanto riguarda la funzione uditiva possiamo individuare:

1. finestra ovale e finestra rotonda: segnano l’ingresso nella coclea

2. coclea ospita l’apparato dei recettori neuronali dell’orecchio interno, qui l’energia delle

onde sonore viene trasformata in impulsi nervose. Essa è suddivisa in tre canali paralleli

1. scala timpanica e scala vestibolare contenenti perilinfa (tanto k poco Na)

2. dotto cocleare contenente endolinfa. Al suo interno si trova l’organo del Corti

1. nervo acustico

Dalla staffa, le vibrazioni passano alla finestra ovale (funzione simile alla membrana timpanica).

Le vibrazioni della finestra ovale mettono in moto l'endolinfa cocleare che a sua volta causa il

movimento della membrana basilare e di quella tettoria, innescando le cellule dell'organo del

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Corti. Le cellule del Corti sono responsabili della trasduzione delle vibrazioni meccaniche in

segnali neuronali grazie alle cellule ciliate che percepiscono il movimento della membrana

basilare.

3. Apice m.b.  basse frequenze

4. base m.b.  alte frequenze

Le cellule ciliate sono un fascio di ciglia con prolungamenti filiformi (stereo ciglia) disposti in

ordine di lunghezza (chinoglio: stereociglio più alo)

1. fascio di ciglia spostato in direzione del chinoglio aperture canali K+  depolarizzazione 

apertura dei canali Ca2+  rilascio del neurotrasmettitore.

2. facsio ciglia spostasto in direzione opposta al chinoglio iperpolarizzazione  chiusura

canali.

A conversione avvenuta, entra in gioco il nervo cocleare, che raccoglie gli impulsi nervosi

neogenerati e li invia al lobo temporale del cervello. Nel lobo temporale del cervello, ha luogo la

rielaborazione degli impulsi nervosi e la generazione di una risposta adeguata.

4. Funzioni glutammato e caratteristiche elettrochimiche dei suoi recettori postsinaptici.

Il glutammato è un aminoacido e fa parte dei neurotrasmettitori a basso peso molecolare.

I neurotrasmettitori si muovono su due assi principali: il Glutammato e il Gaba che creano

equilibrio tra attivazione e inibizione. Il Glutammato infatti è il più importante neurotrasmettitore

eccitatorio, mentre il Gaba è il più importante inibitorio. Esso genera sinapsi glutammatergiche

asso-dendritiche, generate soprattutto da neuroni di proiezione

E’ presente i tutte le cellule del corpo, essendo distribuito su tutto l’asse neurale.

Funzioni principali: riguardano la motilità, la memoria, aspetti patologici (epilettogenesi,

allucinazioni, neurotossicità, ecitotossicità: troppo Glu)

Esistono 4 principali recettori del glutammato sono:

NMDA (principale) N-metil-D-aspartato

1. AMPA

1. Kainato

2. Recettore metabotropico mGlu

3.

Tutti questi recettori depolarizzano il potenziale di membrana e sembrano possedere un certo

grado di cooperativita’.

̀

A seconda dell'agonista che li attiva, i recettori ionotropici possono essere suddivisi in due

sottoclassi che cooperano per la produzione di una buona funzionalità elettrica del neurone.

1. NMDA attivati sia dal glutammato che dall'NMDA (N-metil-D-aspartato).

Generano un PdA rapido e intenso

Sono inattivi in presenza di ioni Mg++ che bloccano il canale per Na e Ca. Il Mg libera il

canale con la depolarizzazione indotta dai recettoi AMPA

2. non-NMDA attivati dal glutammato, kainato (acidoo kainico) ed AMPA

Generano un PdA meno intenso ma peristente

5. Principali strutture sistema limbico e loro funzioni.

Il sistema limbico è una formazione filogeneticamente antica, si tratta un insieme di strutture

cerebrali insieme di circuiti neuronali presenti in parti del diencefalo e del telencefalo. Il suo

scopo è quello di mantenere e conservare la specie (emozioni, olfatto, comportamento,

memorizzazione, manifestaizoni vegetative). Nell’uomo, le strutture del sistema limbico sono:

Componenti corticali:

▪ ippocampo, il giro paraippocampale e il giro del cingolo.

L’ippocampo ha una funzione importante nella memoria a lungo termine, nella

navigazione spaziale, e nell’apprendimento (magazzino di memoria)

▪ corteccia cingolata (area mediale corteccia frontale) dolore e aggressività

Componenti sottocorticali:

3 1. talamo centro di smistamento che rielabora e smista le info

2. ipotalamo (nel diencefalo) ha una funzione di controllo sul sistema nervoso autonomo,

intevriene sul controllo delle funzioni vegetative e risposte fisiologiche (fame, sete, sesso e

risposte comportamentali legate al pericolo.) E’ connesso con l’ipofisi e controlla la

produzione degli ormoni.

3. amigdala (nel telencefalo) ha un importante ruolo nel comportamento emozionale (in

particolar modo riguardo la paura), nell’apprendimento e nella memoria emozionale

▪ Sistema olfattivo

Le aree del sistema limbico formano circuiti complessi che insieme giocano un ruolo essenziale in

alcune funzioni cognitive superiori.

In particolare si può individuare un percorso interno al cervello che sembra implicato nel controllo

corticale dell’emozione.Questo percorso prende ora il nome di Circuito di Papez e segue

quest’ordine:

3. 1. Ipotalamo (funzioni vegetative, espressione delle emozioni)

4. 2. Nucleo talamico anteriore (reattività emozionale)

5. 3. Corteccia cingolata (dolore, regolazione dell’aggressività)

6. 4. Ippocampo (memoria)

6. Classificazione principali neurotrasmettitori a basso peso molecolare.

I neurotrasmettitori sono l’elemento che permette ai neuroni di comunicare legandosi e attivando i

loro specifici recettori. In base alle loro dimensioni possiamo distinguere

Alto peso molecolare ad azione lenta ma potente

polipeptidi (catene di amminoacidi) sintetizzati dai ribosomi del corpo cellulare, sono trasportati e

processati attraverso il reticolo endoplasmatico e il Golgi e successivamente trasferiti (all’interno di

vescicole di trasporto) fino al bottone sinaptico.

Basso peso molecolare (derivate da singoli amminoacidi) e ad azione rapida

Vengono sintetizzati da enzimi che si trovano nel bottone presinaptico: gli enzimi che ne

determinano la formazione sono prodotti nel corpo cellulare e per diffusione raggiungono il

bottone presinaptico. Dopo essere stati sintetizzati i neurotrasmettitori mediante trasporto attivo

sono assorbiti all’interno delle numerose vescicole presenti nel terminale sinpatico

Si possono suddividere in 4 classi a seconda della loro composizione chimica:

1. Aminoacidi:

7. Glutammato eccitatorio

8. Aspartato

9. GABA inibitorio

10. Glicina

2. L’Acetilcolina (Ach): eccitatorio, presente in: SNA, sinapsi neuromuscolari, SNC  vie

colinegriche: prosencefalo-basale (n. Meynert), ponto-mesencafalica (tronco encefalico)

3. Ammine Biogene: si dividono a loro volta in:

1. Catecolammine caratterizzate dall’avere tutte lo stesso precursore (“Tirosina idrossilasi”)

- Dopamina (subst Nigra, area tegm ventr mesencefalo) carenza Parkinson

- Noradrenalina eccitatorio (locus coeruleus nel tronco encefalico)

- Adrenalina

1. Serotonina: implicata nella motilità, emostasi, sonno/veglia, sesso, termoregolazione…

(nuclei del Rafe)

2. Istamina

1. Derivati Purinergici: (Adenosina, ATP).

7. Descrivere i recettori somato-sensoriali.

I recettori somato-sensoriali si dividono in cutanei e sottocutanei. In base alle funzioni svolte

questi recettori possono essere divisi in:

2. Nocicettori e termocettori Terminazioni nervose libere, ramificate e amieliniche (i rami

4 ammielinici di queste si ramificano nelle regioni superiori e inferiori del derma. )

3. Meccanocettori Sensibili a stimoli meccanici , tatto e pressione ma anche percezioni

relative alle condizioni del nostro corpo

1. Dischi di Merkel: fibre ad adattamento lento. Sono localizzate all’apice delle creste

cutanee, possiedono la p iù alta risoluzione spaziale rispetto alle altre fibre. Sono

altamente sensibili a punti, spessori e curvature.

2. Corpuscoli di Meissner: fibre ad adattamento rapido. Sono vicini alla superficie cutanea e

quindi sensibili ma non precisi come le fibre precedenti. Sono sensibili alla vibrazione che

si verifica con il contatto di una superficie ruvida e sono responsabili della sensazione di

slittamento di un oggetto sulla pelle

3. Corpuscolo di Pacini adattamento rapido. Localizzati nello strato profondo del derma. Il

contatto e la presaprobabilmente dipendono da questi recettori.

4. terminali di Ruffini, sono strutture incapsulate allungate con un aspetto fusiforme e sono

localizzate in profondità della cute, ma anche nei legamenti e nei tendini, sono sensibili allo

stiramento cutaneo

Considerando un campo recettoriale grande i recettori che il nostro organismo utilizza sono i

corpusocli di Pacini e le afferenze di Ruffini. Considerando un campo recettoriale piccolo invece si

utilizzano fibre afferenti di Merkel e le afferenze di Meisner.

Nonostante la loro grande varietà tutti i recettori deputati alla sensibilità somatica funzionano nello

stesso modo: gli stimoli applicati sulla pelle deformano o modificano le terminazioni nervose,

influendo sulla permeabilità ionica della membrana dei recettori. Queste modificazioni creano un

potenziale di recettori che a sua volta innesca potenziali d’azione. Il processo complessivo prende

il nome di trasduzione sensoriale. La qualità dello stimolo è determinata dalle proprietà dei

recettori e dalla posizione dei loro bersagli centrali. La quantità invece è data dalla frequenza di

scarica dei potenziali d’azione.

8. Descrivere i recettori propriocettivi.

I recettori propriocettivi, detti anche cinestetici, sono i recettori da cui dipende la propriocezione,

sono quindi sensibili alle variazioni delle posture, dei movimenti del corpo e dei segmenti corporei,

dello stato d contrazone dei propri muscoli. Tali recettori inviano impulsi che attraverso il midollo

spinale giungono alle aree cerebrali deputate alle informazioni sulla posizione e sul movimento.

Fusi neuromuscolari

Recettori di stiramento (informano il SNC circa lo lo stato di allungamento del muscolo) localizzati

all'interno della muscolatura striata-volontaria e disposti in parallelo con le fibre muscolari.

Sono molto più densi nei muscoli che controllano l’attività fine (mani, occhi). I fusi sono strutture

piccole, di forma allungata; sono costituiti da una capsula di tessuto connettivo che avvolge un

gruppo di piccole fibre muscolari dette fibre intrafusali, sia sensitive (afferenti) sia motrici

(efferenti)

­ estremità delle fibre: sono contrattili, e si contraggono sotto l’azione del motoneuroni

gamma da cui sono innervate. Il ruolo dei motoneuroni gamma è quello di aggiustare la

sensibilità dei fusi neuromuscolari allo stiramento: quando i motoneuroni gamma

scaricano, l'estremità delle fibre si contraggono e si accorciano.

­ parte centrale delle fibre: è avvolta da terminazioni di neuroni sensoriali che sono

sensibili allo stiramento. Questi neuroni sensoriali proiettano al midollo spinale e fanno

sinapsi direttamente con i motoneuroni alfa che innervano lo stesso muscolo entro cui si

trovano i fusi da cui viene l'afferenza.

Quando un muscolo è alla lunghezza di riposo: la porzione centrale del fuso è abbastanza stirata

da attivare le fibre sensoriali, grazie a ciò anche un muscolo a riposo mantiene sempre un certo

livello di tensione (tono muscolare.)

Quando un muscolo è in movimento: come il muscolare si stira, anche i fusi si allungando e

causa un aumento della frequenza di scarica della fibra sensoriale. Questo innesca la

contrazione riflessa del muscolo, facendo sì che la lunghezza del muscolo rimanga costante

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ed evitando un danno da eccessivo stiramento. Questo riflesso, in cui l'allungamento del muscolo

innesca una risposta contrattile che ne mantiene costante la lunghezza, è detto riflesso da

stiramento o riflesso miotatico

Il compito dei moto