Sistema nervoso

Sistema nervoso

Il sistema nervoso è costituito da un insieme di strutture preposte a raccogliere gli stimoli che provengono dall'esterno e dall'interno dell'organismo. È responsabile della memorizzazione dei dati della sensibilità, ovvero mantenere memoria di informazioni che ci arrivano dall'esterno o dall'interno, governa le attività muscolari volontarie, ovvero quelle che noi mettiamo in opera per spostarci da una zona all'altra, e regola le funzioni vegetative, ovvero quelle funzioni che mantengono l'organismo in vita.

Funzioni e suddivisioni del sistema nervoso

Il SN autonomo veniva definito così in passato, oggi si preferisce chiamarlo SN vegetativo. Esso sviluppa le attività psichiche. Il SNC nel caso dell'uomo, più che negli altri primati, ha sviluppato delle attività superiori. Lo sviluppo del SNC ha permesso queste facoltà mentali evolute.

Il SN insieme a quello endocrino sono i due grossi sistemi di controllo. I due sistemi hanno un meccanismo di comunicazione chimica e spesso agiscono in modo complementare. C'è un'integrazione tra i due sistemi in modo che non vadano in conflitto. Su scala temporale la risposta è diversa:

• SN → risposta rapida, ma di breve durata
• Sistema endocrino → risposta lenta, ma più duratura

Il sistema endocrino regola l'attività metabolica di altri sistemi in funzione della disponibilità e della richiesta energetica; inoltre coordina processi di lungo periodo.

Sottosistemi del sistema nervoso

Suddividiamo il sistema nervoso in sottosistemi. Esso comprende l'encefalo, il midollo spinale, i gangli, i nervi e i recettori sensoriali. Possiamo distinguere un sistema nervoso centrale (SNC) e un sistema nervoso periferico (SNP).

Distinguendo le funzioni possiamo vedere dei “sistemi” ancora più piccoli:

• Un sistema nervoso afferente o delle vie sensitive → accoglie le informazioni e le porta al “centro” in cui le informazioni verranno elaborate. Dalla periferia al centro.
• Un sistema nervoso efferente o delle vie motorie → mette in moto qualcosa, per esempio muscoli.
• Un sistema nervoso somatico o volontario → del soma ovvero del corpo. È un sistema volontario.
• Un sistema nervoso viscerale o vegetativo o autonomo o involontario → evoca risposte involontarie.

Meccanismi di risposta

Quest'ultimo può essere suddiviso a sua volta in un sistema ortosimpatico o simpatico contrapposto a un sistema parasimpatico. Essi sono due sottosistemi che sono antagonisti tra di loro. Uno dei due tenderà a prevalere sull'altro. Anche qui c'è un equilibrio e a seconda delle esigenze permettono all'organismo di predisporre uno stato detto di "attacco e fuga" o di "riposo e riparazione".

Ci mettiamo in uno stato di attacco e fuga quando ci rendiamo conto di essere in pericolo. Quando sentiamo questa minaccia possiamo aggredirla oppure valutare che quello che abbiamo davanti è troppo grande per noi e che quindi è meglio scappare. Quello che viene messo in moto dall'organismo è l'apparato locomotore. Esso diventa iperattivo perché in un attimo si fugge o si aggredisce. Questo perché le ghiandole surrenali rilasceranno tantissima adrenalina.

Vengono utilizzate le riserve del fegato. Lo stato di "riposo e riparazione" è il contrario. In questo caso le funzioni che abbiamo detto prima vengono "spente" dal sistema parasimpatico. In questo caso l'organismo è riposato e quindi può avvenire anche l'attività sessuale.

Struttura del sistema nervoso centrale e periferico

Il SNC è costituito dall'encefalo e dal midollo spinale. Sono responsabili di integrazioni, processamento e coordinamento delle informazioni sensitive e degli stimoli motori, sede delle funzioni superiori (memoria, intelligenza, apprendimento ed emozioni).

Il SNP è costituito essenzialmente dai nervi che sono strutture che entrando ed uscendo dal sistema nervoso centrale si distribuiscono in tutto l'organismo. Questi nervi sono i nervi cranici che emergono dal SNC (12 paia). Le informazioni viaggiano nelle due dimensioni quindi entrano ed escono. Quindi dal punto di vista funzionale non emergono e basta! Mentre dal punto di vista anatomico essi emergono.

Ci sono 31 paia di nervi spinali che emergono dal midollo spinale. Abbiamo anche nervi periferici che sono eventuali prolungamenti dei nervi cranici e spinali. Abbiamo anche gangli sensitivi e gangli vegetativi. Alcuni di questi saranno vicini al SNC altri saranno più lontani. Abbiamo anche i recettori sensoriali che sono localizzati negli organi di senso. La funzione del SNP è che trasporta informazioni sensitive al SNC e comandi motori a tessuti e organi periferici (bidirezionale).

Il SNC formato da encefalo e midollo è una struttura unica.

Sistema nervoso somatico e viscerale

SNP somatico → quella che va ad agire sulla muscolatura volontaria è costituita da un corpo somatico che emette un assone (prolungamento) e questo va ad agire su un effettore (muscolo). È un neurone che emette un prolungamento (assone) che va a prendere contatto con l'effettore (es: muscolo). Questo può essere a livello encefalico o all'interno del midollo spinale. Siccome questo assone deve andare ad un muscolo può essere anche molto lungo.

SNP viscerale → quello che va ad agire sulla muscolatura liscia. Qui per controllare gli effettori, che oltre ai muscoli lisci sono anche le ghiandole, a livello del cervello o del midollo spinale questo emette un assone che va a fare una sinapsi su un altro neurone che emette un suo assone che raggiunge il suo effettore. Quindi avremo un assone pregangliare e uno postgangliare.

SNP autonomo metasimpatico o enterico → Si chiama così perché si trova a livello dell'intestino. Si distinguono due formazioni plessiformi. Si tratta di un sistema di fibre nervose molto complicate che si trova proprio nel tratto gastrointestinale. Lungo i mesenteri viaggiano le connessioni lungo la struttura. Realizzano due reti nervoso: tratto sottomucoso di Meissner e plesso mioenterico di Aurbach. Il plesso è una sorta di rete a due livelli che innervano abbondantemente inducendo delle modificazioni che controllano la contrazione muscolare.

Recettori e classificazione dei neuroni

Recettori → esistono diversi tipi di recettori:

• Recettori per la sensibilità speciale
• Recettori per la sensibilità somatica
• Recettori per la sensibilità viscerale

L'elaborazione di queste informazioni avviene grazie al SNC e viaggiano lungo le vie efferenti. Utilizzeranno il SNP nelle sue varie componenti: Il SN somatico andrà ad agire sulla muscolatura scheletrica e il SN viscerale andrà ad agire sulla muscolatura liscia, cardiaca, ghiandolare e adipociti.

Quando nel SNC dei gruppi di neuroni si organizzano tra di loro per svolgere una particolare funzione, li definiamo nuclei nervosi. Sono diversi dai centri nervosi! Nel SNP quando i neuroni si aggregano tra di loro formano i gangli (ricordiamo che i gangli originano dalla cresta neurale, quindi hanno anche una diversa origine embrionale).

Sviluppo e classificazione del sistema nervoso centrale

Gli assoni possono aggregarsi e se rimangono all'interno del SNC vanno a formare i tratti nervosi. Mentre quando si aggregano al di fuori del SNC, vanno a formare i nervi.

Costituzione e sviluppo del SNC → Lo sviluppo dell'encefalo e del midollo spinale è più o meno complicato in base al perfezionamento raggiunto dal SN nella scala evolutiva. Nei vertebrati inferiori il tubo neurale nell'adulto non è molto diverso da quello embrionale, mentre nei vertebrati superiori (in particolare nei mammiferi) nell'embrione l'encefalo assomiglia a quello dei pesci, ma al termine della vita embrionale la struttura tende a evolversi e si complica funzionalmente e strutturalmente.

Si parla di stadio filotipico per comparare i diversi embrioni nei diversi stadi e tra specie diverse. I tre foglietti vengono prodotti alla fine della gastrulazione e sono:

• Ectoderma → le parti laterali andranno a formare l'epidermide, mentre la restante parte va a formare il SN
• Mesoderma → apparato schelettrico, apparato muscolare, apparato uro-genitale, apparato circolatorio, mesenchima (tessuti connettivi)
• Endoderma → epiteli delle vie digerenti e respiratorie, alcuni epiteli delle vie uro-genitale

Il tubo neurale ha un diametro (in particolare dell'uomo) che non è uguale nella porzione anteriore e posteriore. (Ricordare come si forma il tubo neurale!) Il tubo neurale alla fine è chiuso. Nel momento in cui si chiude le cellule più interne inizieranno a formare il liquido cerebrospinale. Queste cellule sono quelle dello strato ependimale. Le cellule appena dopo formano lo strato mantellare che vanno a formare strociti e oligociti, ma non solo.

Il tubo neurale evolve da uno stato a tubo semplice a una struttura più complicata. Presenterà delle vescicole encefaliche che sono il prosencefalo che originerà il telencefalo e il diencefalo, il mesencefalo e il romboencefalo che origina il metencefalo e il mielencefalo. Alla fine avremo quindi cinque vescicole encefaliche.

Vescicole encefaliche e loro funzione

Le prime due vescicole vanno a formare il cervello (telencefalo) e l'epitalamo, talamo e ipotalamo (diencefalo). Mentre le altre tre vescicole vanno a formare il “tronco”. La porzione anteriore del mesoenterico se forma due formazioni pari (una destra e una sinistra) capiamo che stiamo osservando uno sviluppo encefalico di un mammifero. Queste due formazioni pari vanno a formare i due emisferi dell'encefalo.

Le vescicole ottiche si trovano nel diencefalo, che assomigliano alle espansioni laterali, ma non sono da confondere perché esse vanno a formare gli occhi. Il diencefalo si troverà molto vicino alla scatola cranica. È diviso in talamo e ipotalamo. Attraverso delle informazioni di tipo luminoso che avviene attraverso gli occhi, la struttura che nei rettili è chiamata “terzo occhio” nei mammiferi è coperta dai due emisferi cerebrali, produce melatonina.

Il mesencefalo è la porzione di mezzo. Si trova dietro a delle fibre che hanno un andamento longitudinale. Al mesencefalo arrivano dati visibili e auditivi. Controlla anche il mantenimento dello stato di coscienza.

Il metencefalo forma il cosiddetto ponte e il cervelletto. A livello del cervelletto sono localizzate le sequenze motorie complesse. Per esempio quando si impara a nuotare o a fare un'attività complessa la memoria di ciò resta nel cervelletto e non si dimentica.

Il mielencefalo è una porzione di raccordo. Al suo interno abbiamo le emergenze dei nervi cranici. Da lì partono dei nervi che possono essere motori o sensoriali. Questo presuppone che in profondità a livello del tronco ci sono dei nuclei nervosi o dei centri nervosi. Il mielencefalo e il midollo spinale sono continui (“separati” solo dal magno, un foro in cui passa il tubo neurale, che ci permette di distinguerli).

Cellule nervose e classificazione dei neuroni

Si pensa che ci siano 120 miliardi di cellule che costituiscono il SNC. 20 miliardi sono neuroni e ben 100 miliardi sono le cellule gliali.

I neuroni nell'ambito del SNC sono relativamente pochi. I neuroni si trovano a livello della corteccia cerebrale (ovvero lo strato esterno delle cellule del telencefalo) e all'interno dei nuclei grigi sia dell'encefalo che del midollo spinale. La caratteristica di questi neuroni hanno limitata capacità rigenerative.

Le cellule gliali sono cellule di sostegno e di sussidio per la funzione nervosa e sono distribuite in tutto il SN. Hanno capacità di rigenerarsi.

Struttura del neurone → presenta un corpo cellulare detto anche soma o pericardio, un assone o neurite che varia di lunghezza e di diametro. Più è grande l'assone più è veloce la conduzione. Il neurone può avere anche dei dendriti che sono delle ramificazioni. I dendriti e gli assoni costituiscono i processi del neurone.

Ci sono diverse forme dei neuroni:

• Purkinje → hanno un albero dendritico molto ramificato. Queste cellule prendono contatto con molti altri cellule vicine. Sono neuroni che servono per elaborare informazioni più complesse, infatti li troviamo nel cervelletto.
• Bipolare → ha due assoni. È fatta così perché i segnali lungo questa via devono andare dritti e spediti.
• Unipolare → è ancora più efficiente, perché il segnale non deve passare verso il nucleo. C'è una trasmissione ancora più rapida del segnale rispetto al neurone bipolare.
• Multipolare → il neurone tipo. È quello non troppo specializzato ed è molto rappresentato numericamente.
• Piramidale → È un neurone dell'ippocampo.

Sulla base del numero di processi si possono classificare neuroni anassonici, bipolari, unipolari e multipolari. Un'altra modalità di classificazione è basata sulla funzione:

• Sensoriali → sono quelli definiti afferenti perché sono quelli che trasmettono le informazioni raccolte dai recettori e le manderanno ai centri superiori dove verranno elaborati. I neuroni sensoriali somatici raccolgono informazioni dal mondo esterno, mentre i neuroni sensoriali viscerali raccolgono informazioni dagli organi interni. Sono quasi tutti unipolari. Sono 10 milioni.
• Motori → Sono efferenti, ovvero dai centri superiori l'informazione va in direzione periferica. Vanno ad innervare tessuti organi ed apparati. Abbiamo sia componenti somatiche (muscoli volontari) che viscerali (si vanno ad innervare vari effettori involontari come la muscolatura liscia). Sono 500 mila, quindi sono pochissimi!
• Interneuroni → sono quelli che stanno tra i neuroni sensoriali e quelli motori. Sono neuroni che connettono gli afferenti ai motori e hanno la funzione di analizzare gli stimoli sensoriali e elaborare una risposta. Si trovano solo nel SNC. Sono 20 miliardi, un numero decisamente alto.

Golgi utilizzò la cosiddetta colorazione nera, definita così perché i neuroni venivano colorati con del sale d'argento che colorava i neuroni di scuro. I corpi cellulari, i dendriti e le fibre amieliniche si coloravano più intensamente e così presero il nome di sostanza grigia, mentre il rimanente tessuto nervoso si colorava meno e prese il nome di sostanza bianca. Anche un altro studioso spagnolo stava cercando di arrivare alla stessa scoperta.

Cellule della neuroglia

Le cellule della neuroglia sono divise in quattro tipi di cellule nel SNC:

• Astrociti → sono cellule a forma stellata, piuttosto grandi, molto numerose. Circondano i neuroni in maniera piuttosto pressante perché hanno un ruolo di protezione per evitare il contatto dei neuroni con l'ambiente esterno. Sono quelle cellule che contribuiscono a formare la barriera ematoencefalica. È una barriera selettiva ovvero permette il passaggio di determinate sostanze in maniera opportuna. Queste cellule tendono a formare una rete di impalcatura che sostiene i neuroni. Svolgono dei sistemi di riparo del tessuto neuronale danneggiato. Guidano, indirizzano lo sviluppo neuronale. Un'altra funzione è che monitorano o meglio controllano l'ambiente interstiziale. Al termine di ogni loro protusione citoplasmatica la parte terminale si allarga. Queste piastre terminali prendono contatto col sistema vascolare tappezzando il vaso capillare e formando una barriera. Questa barriera serve ad isolare l'ambiente esterno da quello interno.
• Oligodendrociti → Sono abbastanza noti perché avvolgono gli assoni nella guaina mielinica del SNC. Da non confondere con le cellule di schwann. Sono più piccoli e con meno processi citoplasmatici. Costituito da un soma ridotto e da estrofissioni che vanno ad arrotolarsi attorno agli assoni.
• Microgliociti → costituiscono circa il 5% delle cellule della glia. Sono cellule con capacità macrofagica. Avendo questa capacità hanno una funzione difensiva, evitano i fenomeni infiammatori. Sono piccole e sottili con processi citoplasmatici molto ramificati.
• Cellule ependimali → Rivestono i ventricoli e il canale centrale del midollo spinale, ripieni di liquido cerebrospinale (in parte da loro prodotto). Prendono contatto con le cellule Gliali circostanti e monitorizzano la composizione del liquido cerebrospinale perché all'interno di questo liquido ci sono sostanze nutrienti, cataboliti, ossigeno, anidride carbonica... E il cervello è molto sensibile alla minima variazione di questi componenti. Sono cellule cubiche o colonnari. Queste cellule sono dotate di ciglia che servono appunto alla cellula per produrre il liquido e per monitorarlo.

Le cellule della glia nel SNP sono:

• Cellule satelliti → cellule che provano ad isolare tra di loro i pirenofori all'interno dei gangli periferici.
• Cellule di Schwann → presentano delle espansioni citoplasmatiche che servono a non disperdere il segnale nervoso. Mielinizzazione degli assoni periferici.

Sistema nervoso della vita di relazione e vegetativo

Per quanto riguarda il SNC possiamo fare una suddivisione in un sistema nervoso della vita di relazione e un sistema nervoso vegetativo. Si tratta di compartimenti intercomunicanti. Il primo è preposto a raccogliere la sensibilità e le risposte motorie. Mentre il secondo ha la funzione del mantenimento delle funzioni vitali.

Abbiamo parlato dei centri nervosi principali parlando solo dell'encefalo e del midollo spinale, ma abbiamo visto che nel sistema nervoso centrale ci sono anche gangli e nervi. Nervi → strutture che permettono di trasmettere le informazioni che arrivano dai recettori e convogliarle ai centri a livello dell'encefalo o del midollo spinale. Portano anche le info sulle linee efferenti verso gli effettori. Abbiamo effettori muscolari scheletrici che ci permettono il movimento e degli effettori sempre muscolari ma lisci che per esempio contraggono l'apparato digerente e altre strutture.