Fisiologia umana-Sistema nervoso e nervi spinali nel dettaglio

Fisiologia del sistema nervoso

Funzioni delle aree cerebrali

L'area temporale ha varie funzioni associative ed è anche legata all'udito e alla comprensione del linguaggio. L'area molto vicina a quella motoria è legata al linguaggio parlato, cioè alla produzione del linguaggio. L'area frontale è correlata all'elaborazione del pensiero ma anche alle manifestazioni di tipo istintuale ed emozionale. L'area occipitale è correlata alla funzione visiva. Alla base dell'encefalo, in corrispondenza delle parti più interne, subito sotto la corteccia, dopo la sostanza bianca sotto corticale, si trovano alcune strutture profonde, di vario tipo; le più importanti sono i talami e i nuclei della base, tutte strutture pari e simmetriche. I talami fanno parte del diencefalo mentre i nuclei della base fanno parte del telencefalo; prendono stretti rapporti con i ventricoli (aree liquorali interne).

Gangli della base

• Ruolo complesso nel controllo del movimento
• Inibizione del tono muscolare
• Soppressione schemi motori inutili o non voluti
• Input primario dalla corteccia
• Input anche da talamo e substantia nigra
• Globus pallidus è l'output
• Funzioni cognitive

I gangli della base, o meglio nuclei della base, hanno un ruolo nel controllo fine del movimento, perché fanno parte del cosiddetto sistema extra-piramidale, che è il sistema di controllo accessorio del movimento; sono particolarmente interessanti poiché sono strutture con alterazioni funzionali nella patologia del morbo di Parkinson. Il talamo è una stazione di connessione, attraverso cui e all'interno di cui neuroni ascendenti e discendenti hanno una connessione sinaptica, incontrano cioè altri neuroni e fanno sinapsi, che sono un punto di collegamento ed elaborazione degli impulsi che arrivano attraverso vie neuronali diverse; il ruolo di questa stazione è molteplice perché i talami sono composti da tantissimi nuclei, che hanno nomi particolari, correlati alle afferenze sensoriali, in particolare quelli ventrali (verso il basso) posteriori e alle altre vie del sistema extra-piramidale, in particolare quelli anteriori e laterali. Si ha collegamento tra le aree anteriori, prevalentemente effettrici, e quelle posteriori, prevalentemente sensoriali.

Talamo

• Stazione di connessione (relay)
• Indirizza l'attenzione attraverso connessioni con il sistema limbico (nuclei dorsali)
• I nuclei ventrali ant e lat fanno parte del sistema motorio extrapiramidale
• Ricezione delle afferenze sensoriali (nuclei ventrali-post) e invio info sensoriali alla corteccia

Il talamo è posto come congiungimento di varie vie.

Ipotalamo

• Centro dell'omeostasi
• Sete, fame, diuresi
• Recettori di osmolarità, glicemia, temperatura
• Secrezione ormonale
• Centro di controllo del s. nervoso autonomo: nuclei ant parasimpatico → nuclei post-lat simpatico →

L'ipotalamo è situato alla base del cervello, appartiene al diencefalo, e ha funzione di centralina di coordinamento di buona parte delle funzioni ormonali, però ha anche funzioni autonome attraverso centri (nuclei) che controllano: sensazioni di fame e di sete, la diuresi, l'osmolarità, la glicemia e la temperatura. È quindi una "centralina" che coordina tutte le funzioni omeostatiche, con una grossa influenza sul sistema endocrino. Inoltre, è il centro di controllo del sistema nervoso autonomo; i nuclei anteriori del talamo sono il punto di partenza delle funzioni del sistema parasimpatico, i nuclei posteriori sono il punto di partenza delle funzioni del sistema simpatico.

Sistema nervoso periferico

Il sistema nervoso periferico è costituito prevalentemente da nervi formati dagli assoni delle cellule nervose, in parte protetti dalla guaina mielinica: filamenti biancastri con sezioni da frazioni di mm a 2 cm. Collegano il SNC alla periferia (organi di senso, cute, muscoli, organi interni) trasmettendo e ricevendo informazioni e comandi. Esistono tre tipi di nervi:

• I nervi sensitivi (afferenti): info da periferia al SNC
• I nervi effettori o motori (efferenti): trasportano in periferia i comandi del SNC
• I nervi misti = afferenti + efferenti (i più numerosi)

I nervi sono suddivisi in:

• Nervi cranici, partono dall'encefalo (12 paia)
• Nervi spinali, nascono dal midollo spinale (31 paia)

Il sistema nervoso periferico è costituito prevalentemente da nervi formati da fasci di assoni delle cellule nervose, che possono essere più o meno protetti dalle guaine mieliniche; se sono protetti dalle guaine assumono una colorazione più biancastra; possono essere molto sottili o più grossi, fino ad arrivare anche a 2 cm come il nervo ischiatico/sciatico (il più grosso nervo del corpo); all'interno del fascio nervoso sono contenuti anche dei piccoli vasi (vasa nervorum) che servono alla nutrizione delle cellule, in particolare di quelle accessorie, come le cellule di Schwann. Nelle patologie diabetiche, la malattia di questi vasi provoca problemi di degenerazione dei nervi e quindi causa problemi di sensibilità.

I nervi collegano il sistema nervoso centrale alla periferia, sia dal punto di vista effettorio che da quello delle afferenze, ovvero sia motorio che sensoriale; esistono 3 tipi di nervi, l'ultimo tipo è quello più abbondante: nervi sensoriali puri (esclusivamente afferenti, portano informazioni dalla periferia al sistema nervoso centrale), nervi effettori/motori (esclusivamente efferenti) e i nervi misti (contengono fibre sia afferenti che efferenti).

I nervi possono essere suddivisi in due grandi categorie: i nervi cranici escono dalla scatola cranica e sono 12 coppie; i nervi spinali escono dal midollo spinale e sono 31 coppie.

Sistema nervoso periferico

Il sistema nervoso periferico, inoltre, può essere suddiviso in due parti:

• Sistema nervoso somatico (o volontario)
  • Afferenze: sensibilità cutanea (tatto, dolore, calore)
  • Efferenze: controllo dei muscoli scheletrici
• Sistema nervoso autonomo (o vegetativo, viscerale, involontario)
  • Afferenze: info dai visceri verso SNC
  • Efferenze: controllo di ghiandole e muscoli lisci gangli

Il sistema nervoso periferico può essere distinto in 2 categorie funzionali: il sistema nervoso somatico (legato alle funzioni che vengono volontariamente esercitate sul corpo, come ad esempio quelle motorie, e alla percezione cosciente di ciò che avviene nel nostro corpo e sulla sua superficie). Questo sistema è diviso in nervi afferenti che portano la sensibilità cutanea, in particolare tanto dolore e calore, e in nervi efferenti che controllano prevalentemente i muscoli scheletrici; si ha poi, parallelamente, il sistema nervoso autonomo o vegetativo, in cui si hanno delle afferenze, che arrivano dai visceri (organi interni) e che giungono al sistema nervoso centrale. Queste informazioni a volte raggiungono lo stato di coscienza (es: si percepisce il mal di pancia, oppure lo spostamento dei visceri durante una curva con l'automobile), altri tipi di afferenze viscerali non raggiungono lo stato di coscienza (impulsi che servono per controllo automatico delle funzioni, ad esempio: misurazione della pressione nell'atrio); le efferenze automatiche sono controlli della muscolatura liscia (non sottoposta alla volontà) oppure delle ghiandole, prevalentemente esocrine.

Suddivisione in diverse tipologie di fibre, indicate con le lettere dell'alfabeto o dell'alfabeto greco, la parte importante della tabella riguarda la velocità di trasmissione, che dipende da due fattori: in primo luogo dipende dal fatto che le fibre siano mielinizzate o no, se sono mielinizzate hanno una velocità di conduzione molto più elevata rispetto a quelle senza guaina mielinica, e in secondo luogo a parità di tipologia di fibre la velocità aumenta con l'aumentare del diametro della fibra. Le fibre più grosse sono quelle in cui è necessaria una risposta più immediata, sono quindi le efferenze dei muscoli scheletrici, le afferenze del fuso neuromuscolare (che serve per il controllo del muscolo scheletrico) e gli organi tendinei di Golgi; meno rapide sono le afferenze di tipo sensoriale, mentre le afferenze di tipo simpatico o autonomo sono relativamente più lente, le più lente di tutte sono le fibre amieliniche di un particolare tipo di afferenza cutanee che rappresenta una forma di dolore lento, sordo, di sottofondo.

Nervi spinali

Dal midollo spinale originano 31 paia di nervi spinali numerati secondo il livello della colonna spinale dal quale fuoriescono: 8 paia di nervi cervicali, 12 toracici, 5 lombari, 5 sacrali, 1 coccigeo. Ciascun nervo spinale contiene fibre motrici, sensitive e vegetative (nervi misti). I nervi spinali nascono dal midollo spinale, sono 31 paia, numerati secondo il livello della colonna spinale dal quale escono. Le vertebre cervicali sono 7 ma una radice esce tra l'occipite e atlante (prima vertebra cervicale) e quindi sono 8 nervi cervicali; ciascun nervo è solitamente misto in cui radici anteriori motrici e posteriori sensoriali si fondono formando dei nervi misti; man mano che si passa dalla regione cervicale verso la regione lombare, la fuoriuscita dei nervi spinali avviene molto più sotto rispetto al corrispondente metamero (parte di midollo) da cui sono generati. Questo avviene poiché il midollo termina attorno alla seconda/terza vertebra lombare mentre le uscite delle fibre che nascono dal midollo avvengono anche a livello delle ultime vertebre sacrali, il che vuol dire che l'ultimo tratto del canale vertebrale è occupato da fibre nervose che passano dalle ultime vertebre lombari fino ad arrivare all'uscita sacrale, quindi i nervi spinali prendono il nome dal punto di uscita non dal punto in cui c'è la corrispondente sezione del midollo.

Distribuzione e plessi

Dopo l’emergenza dalla cavità spinale alcuni nervi si scambiano fibre formando “incroci” detti plessi.

• Plesso cervicale (fibre da C1-C4) innerva cute e mm di collo e parte posteriore della testa; e diaframma, con il n. frenico.
• Plesso brachiale (fibre da C5-C8 e T1) innerva cute e muscoli dell’arto superiore
• Plesso lombare (fibre da L1-L4) innerva cute e mm di addome e parte ant. dell’arto inferiore.
• Plesso sacrale (fibre da L4-L5 e S1-S3) innerva (spec. col grosso nervo ischiatico) cute e mm della parte poster. dell’arto inferiore.

I nervi spinali dopo l'emergenza dalla cavità spinale scambiano fibre formando delle sorte di incroci, con le radici immediatamente precedenti o successive, questi incroci sono chiamati plessi; il plesso cervicale è generato dalle fibre che escono negli intervalli vertebrali da C1 a C4, questi plessi generano i nervi periferici che vanno a innervare le varie strutture cutanee e muscolari, ad esempio:

• Plesso cervicale, da C1 a C4, innerva la cute, i muscoli del collo, la parte posteriore della testa e il diaframma, compreso il nervo frenico (quello che va al diaframma).
• Plesso brachiale deriva da C5 a T1, innerva i muscoli degli arti superiori.
• Plesso lombare nasce dalle vertebre da L1 a L4, innerva l'addome e parte dell'arto inferiore.
• Plesso sacrale innerva cute e muscoli della parte posteriore dell'arto inferiore.

Dai nervi che nascono dalle radici toraciche, si generano dei nervi che, senza fare plessi, vanno a innervare la muscolatura del torace (tutti i muscoli intercostali e la cute del torace e del dorso).

Nervi cranici

I nervi cranici nascono da nuclei contenuti nel tronco cerebrale (mesencefalo, ponte e bulbo) e viaggiano attraverso 12 coppie di nervi, che escono dalla scatola cranica. Immagine del tronco cerebrale visto da dietro e aperto, ovvero è stato tolto il cervelletto, il buco che si vede è il quarto ventricolo aperto, e sotto si vede il midollo; sono inoltre disegnati una buona parte dei nuclei dei nervi cranici, che come già detto, seguono una numerazione romana che parte dall'alto e prosegue verso il basso --> i nervi I, II, III, IV, V hanno mediamente dei nuclei più alti rispetto agli ultimi nervi cranici che hanno i nuclei in basso. Il disegno affianco rappresenta le emergenze dei nervi cranici viste dal basso; le freccine a lato indicano se i nervi sono sensoriali (freccia rossa), motori (freccia verde) oppure misti (entrambe le frecce).

I nervo olfattivo/olfattorio: è un nervo sensoriale puro, le sue fibre passano attraverso la lamina cribrosa dell'etmoide, non è un nervo molto lungo, i suoi neuroni terminano con dei chemiocettori in grado di percepire piccolissime quantità di sostanze volatili.

II nervo ottico: è un nervo sensoriale, si origina dalla retina (parte sensibile dell'occhio), è il primo tratto delle vie ottiche, che sono complesse e interessano diversi segmenti neuronali che vanno a proiettare sulla corteccia occipitale (luogo di elaborazione delle percezioni visive).

III nervo oculomotore (comune): innerva sia i principali muscoli estrinseci (striati) dell'occhio, deputati al movimento dell'occhio (sopra, sotto, destra e sinistra), sia i muscoli intrinseci (lisci) dell'occhio --> muscolo ciliare (modifica la convessità del cristallino) e muscolo costrittore dell'iride (permette di adattare la quantità di luce che arriva alla retina); i muscoli estrinseci sono sottoposti alla volontà ma hanno anche degli automatismi, ovvero dei movimenti impercettibili che servono a ricreare l'immagine nella sua complessità.

IV nervo trocleare: è un nervo motore, innerva il muscolo obliquo superiore (sposta l'occhio obliquamente).

VI nervo abducente: innerva il muscolo retto esterno (sposta verso l'esterno l'occhio).

V nervo trigemino: è un nervo misto, prevalentemente sensoriale, si occupa della sensibilità della parte anteriore della testa (la parte posteriore è di competenza del plesso cervicale), è un nervo diviso in 3 branche --> azzurra = oftalmica, rossa = mascellare, violetta = mandibolare; ha una funzione motrice poiché controlla gran parte dei muscoli masticatori (mesentere, temporale e pterigoidei), è legato ad alcuni riflessi (controlli automatici locali) come quello corneale.

VII nervo facciale: è un nervo prevalentemente motorio, innerva gran parte della muscolatura della faccia, innerva i muscoli mimici, quelli orbicolari ecc., innerva anche parte della lingua e le principali ghiandole salivari (parotidi e sotto-mandibolari) e lacrimali.

VIII nervo vestibolo cocleare (acustico): proviene dall'orecchio, viene chiamato in questo modo poiché il vestibolo è l'organo interno all'orecchio che si occupa dell'equilibrio, la coclea è una parte dell'orecchio interno che si occupa della percezione uditiva, la prima parte composta dai canali semicircolari, l'utricolo e il sacculo (contengono otoliti, simili a sassolini, che tendono a spostarsi per inerzia quando la testa subisce un'accelerazione), forniscono informazioni riguardo alla posizione della testa rispetto allo spazio e la presenza di movimenti e accelerazioni della testa rispetto allo spazio; se si viaggia di moto rettilineo uniforme non è possibile distinguere se si viaggia o si è fermi, fluido contenuto in 3 canali semicircolari, orientati sui 3 piani dello spazio, consente di percepire movimenti e di capire come è il corpo rispetto alla testa e di conseguenza la sua posizione nello spazio.

IX nervo glossofaringeo: è un nervo misto, che si occupa del controllo dei movimenti della lingua e della faringe, è legato ai movimenti di deglutizione e di secrezione della saliva, porta informazioni sulla sensibilità della faringe (se si ha un pelo in gola lo si avverte in modo elevato e si ha un riflesso che porta al colpo di tosse o al conato di vomito) e del terzo posteriore della lingua.

X nervo vago: è un nervo prevalentemente motore, è "l'autostrada" di uscita del sistema parasimpatico, in quanto ne porta la gran parte delle fibre in uscita.

XI nervo accessorio: è un nervo motore puro che regola alcuni muscoli del collo e della lingua, innerva lo sternocleidomastoideo e il trapezio.

XII nervo ipoglosso: è un nervo motore puro che regola alcuni muscoli del collo e della lingua, innerva i muscoli che sollevano la laringe durante la deglutizione.

III, IV e VI nervo (oculomotore comune, trocleare e abducente) sono nervi legati ai movimenti dell'occhio, il III contiene anche nervi che controllano movimenti intrinseci dell'occhio, cioè la capacità di modificare le dimensioni della pupilla e la complessità del cristallino (in termini fotografici sono la messa a fuoco e la regolazione del diaframma), i 3 nervi assieme controllano la muscolatura estrinseca dell'occhio (quella che ci permette di muovere il bulbo oculare).

Sistema nervoso autonomo

Il sistema nervoso autonomo è un doppio sistema che serve per il controllo automatico delle funzioni vitali. Sulla sinistra si ha la parte parasimpatica e sulla destra la parte ortosimpatica/simpatica. Il sistema nervoso autonomo parasimpatico nasce da due regioni opposte del sistema nervoso centrale, ovvero da alcuni nervi cranici e dalle radici sacrali del midollo (è infatti chiamato anche sistema nervoso cranio-sacrale), il sistema nervoso simpatico nasce dalle radici toraciche e lombari del midollo (chiamato anche toracico-lombari). I nervi cranici che danno luogo alle fibre del parasimpatico sono il III, il VII, il IX e il X: il III manda delle fibre alla muscolatura intrinseca dell'occhio, regolata da entrambi i sistemi.