Struttura e funzionamento del sistema nervoso - Sbobinatura prof M Raffaele

Evoluzione della specie: differenza di SN tra rettili e esseri umani

Io eredito un cervello che andrà a plasmarsi, è ciò che provvede ad automantenermi: teoria del funzionalismo. SNC: sistema non statico che ci permette non solo di ragionare ma anche di interagire con il mondo esterno in maniera differente.

Struttura del SNC

Il SNC è costituito da un Nevrasse, che comunica con il midollo spinale e che permetterà tutti i movimenti e l’orientamento nello spazio. Tutto questo è assicurato anche dai nervi che rappresentano il SNP. Se io faccio muovere le dita della mano, l’impulso, che parte da una parte dell’encefalo, arriva in periferia laddove ci sono i nervi che comunicano con i muscoli e in base a uno stimolo volontario posso contrarre la mano.

Tutto questo è garantito dal neurone: riassumibile nel concetto di arco riflesso diastaltico, che ha:

• Un recettore che nei neuroni sono i dendriti, una via afferente
• Un nucleo centrale chiamato core, che è la stazione di trasduzione degli stimoli
• Un binario, assone (via che conduce lo stimolo)
• Un bottone, terminazione sinaptica, che rappresenta l’effettore

Funzione dei Dendriti

Dendrite: parte esterna. Rappresenta quella parte terminale del neurone che è rappresentata da una serie di arborizzazioni (simili a radici di una pianta) tutti questi piccoli rametti sono terminazioni che rappresentano i recettori di questa cellula e che permettono di registrare tutto ciò che avviene e che c’è nell’ambiente circostante. (es. un bastoncello può essere un recettore della mia retina che mi permette di vedere ciò che sto guardando, può essere un recettore acustico, tattile, in base alla via interessata, i dendriti sono le terminazioni atte a recepire lo stimolo che c’è all’esterno)

Il nucleo centrale del nervo

Affinché questo avvenga bisogna che ci sia un ambiente esterno che deve essere registrato dal recettore. I dendriti comunicano con il nucleo centrale del nervo (Core): stazione centrale, di core importantissimo perché il soma, che provvede all’attività nutritizia metabolica di tutto il neurone, è la parte per eccellenza che ricevendo uno stimolo lo integra, lo trasduce (come se fosse un hardware). Questa è la sua funzione fondamentale. Ciò che succede nel neurone: ricevendo un qualcosa lo integra e traducendo lo stimolo dà l’impulso. Però non è sempre così. Perché un determinato stimolo si può formare anche a livello di soma senza attivare nessuno impulso (guardo il panorama).

L’impulso passa attraverso un binario (Assone), e avviene attraverso un meccanismo elettrico, i processi cellulari sono tutti processi elettrici, si instaurano differenze di potenziale da un posto all’altro e nel momento in cui si scatena una differenza di potenziale parte l’impulso, viaggia lungo il neurite (assone) e lo stimolo viene condotto e infine arriva a tutte le terminazioni sinaptiche.

Le terminazioni sinaptiche

Terminazioni sinaptiche: costituite da piccole arborizzazioni con dei bottoncini che si chiamano sinapsi. Vanno a contatto con un’altra cellula (o parte di cellula) e si intrecciano e comunicano con i dendriti dell’altra cellula neuronale. Questo è il processo fondamentale che avviene in un neurone e che deve essere garantito da una velocità che sia sempre costante. Tante patologie neurologiche sono causate da un meccanismo di conduzione alterato nella velocità che dovrebbe essere costante. Es. sclerosi a placche o sclerosi multipla: Il snc è protetto e coperto dalla guaina mielinica (paragonabile ad un filo elettrico che se si sfalda porta corto circuito). Questo nervo non conduce più a velocità costante ma rallenta a volte la sua conduzione e quindi tutte le strutture del snc posso essere colpite e dare deficit funzionali a carico di qualsiasi parte del snc.

Neurotrasmettitori

La sostanza che è la benzina e che permette la comunicazione tra un neurone all’altro è il neurotrasmettitore. Ci sono vari neurotrasmettitori ma il più importante è l’acetilcolina (più importante perché è quello più correlato alle funzioni mentali complesse). Nell’Alzheimer l’acetilcolina non è più disponibile, manca. Quando manca questa benzina alcune strutture funzionano peggio in particolar modo quelle deputate alla memoria.

Esistono vari neurotrasmettitori:

• Acetilcolina, la più importante e la più implicata nei processi di trasduzione delle funzioni intellettive e soprattutto di memoria
• Noradrenalina, importante per ciò che riguarda la vigilanza
• Dopamina (malattia encefalita letargica, film Risvegli) serve per la vigilanza e la regolazione motoria (Parkinson, dopamina bassa)

Tutti questi neurotrasmettitori devono funzionare in maniera concorde. Es. per passare un esame bisogna: ascoltare il prof per ricordare qualcosa (acetilcolina), iniziativa e motivazione (dopamina). Se siamo motivati incuriositi ma per l’orario o la stanchezza la nostra vigilanza potrebbe mancare, qui entra in gioco la noradrenalina.

Funzionamento olistico del SNC

Il snc non è costituito da celle a compartimenti stagni in cui ognuno ha la sua funzione specifica e che lavorano per i fatti propri, ma dobbiamo avere un approccio olistico, tutte queste aree, queste mappe particolari, fanno parte di un’unica mappa (in assemblaggio con tutte le altre). Afasia: impossibilità di tradurre il pensiero in parole ha un danneggiamento in un’area, 3 circonvoluzione frontale dell’encefalo.

Il neurone

Il neurone è quadripartito, recettori: stazione che recepisce, ci sono vari tipi di recettore. Stazioncina fatta di terminazioni che riesce a recepire un segnale dall’esterno che viene introiettato all’interno e trasdotto. Questo segnale è possibile rievocare una risposta. Soma: Il cuore del neurone. Stazione di trasduzione sensoriale, di integrazione di ogni stimolo. Il soma del neurone è la parte fondamentale per la nutrizione, la vita e le attività metaboliche del neurone. Questo permette dei processi fondamentali come sintesi proteica, sintesi di proteina da cui poi si avrà la vitalità e la possibile trasmissione di impulso. Assone: può essere anche abbastanza lungo, rappresenta la parte efferente della cellula neuronale, binario, via, il circuito tramite il quale poi arriviamo alle terminazioni sinaptiche che rappresentano la parte terminale del neurone.

Quando parliamo di assone, parliamo di una via che può essere anche molto lunga, difatti ci sono assoni neuronali che sono lunghi quasi dal midollo spinale al piede (un es è il nervo femorale) tutto questo permette di condurre l’impulso davvero a distanze prolungate dal soma. Questo permette anche di poter instaurare in tutta la struttura neuronale quello che è il momento fondamentale per un’attività di una cellula (neurone) ovvero sia di un potenziale d’azione. Tutte le cellule anche quelle neuronali hanno un ambiente interno e uno esterno con un potenziale detto di riposo che nel caso della cellula neuronale si aggira su circa 70 millivolt. In ogni cellula quando è in fase di riposo conserva questo ambiente che gli permette di avere questo potenziale di membrana di riposo.

Scambio di ioni e potenziale d'azione

Ogni cellula ha il suo interno e il suo esterno di ioni che sono rappresentati in particolare dal sodio (più presente nell’ambiente extracellulare) e dal potassio (più presente in ambiente intracellulare). Quando c’è uno stimolo esterno subentra una depolarizzazione: si depolarizza la membrana, gli ioni sodio possono entrare di più nell’ambiente intracellulare e si scatena il potenziale d’azione che permette di andare in direzione centrifuga verso tutte le altre fibre (perché si parla sempre dal centro alla periferia) e presuppone poi di poter portare tutto l’impulso nervoso a distanza dal soma.

Nel momento in cui parte un potenziale d’azione, che permette la trasmissione dell’impulso lungo la via assonale, parte con una velocità e finisce sempre con la stessa velocità, questo è ciò che ci ha permesso di vedere e di fare in certe patologie un certo tipo di analisi, perché in molte patologie neurologiche in cui l’impulso lungo l’assone funziona in maniera anomala e quindi in un certo punto rallenta di velocità noi indaghiamo attraverso degli strumenti, chiamati potenziali vocali, e cercheremo di capire se le velocità sono sempre fisiologiche come dovrebbero essere.

Terminazioni sinaptiche e sinapsi

Le terminazioni sinaptiche sono rappresentate da una serie di bottoncini e qui sorge il contatto primordiale, l’esigenza di andare a baciare (terminazione molto intima con l’altro neurone) un altro neurone. Questi bottoncini sono vescicole sinaptiche all’interno delle quali c’è il neurotrasmettitore. Possono essere di varie dimensioni, quelle più piccole sono per eccellenza quelle che contengono i neurotrasmettitori. Il momento in cui c’è l’innesco di un potenziale d’azione le vescicolette (recettore) devono funzionare. Il processo del contatto neuronale avviene nella misura in cui questi bottoncini rappresentati dalle vescicole sinaptiche riescono tramite il potenziale d’azione quindi tramite la depolarizzazione che si sta instaurando di andare in azione e di rilasciare un certo tipo di neurotrasmettitore. Quando queste vescicolette instaurano il rilascio di NT e baciano altri neuroni hanno la possibilità di farlo in maniera unipolare: legandosi con un altro neurone. Multipolare: possono farlo in maniera più libertina cercando di instaurare più contatti possibili e quindi sviluppando dei contatti multipolari, una sorta di nuclei sinaptici. Più si svilupperà una rete neurale più ci sarà un potenziamento del segnale che permetterà di creare una struttura e un contatto molto più complesso.

Per tutto il ‘900, quando si è parlato di struttura primordiale, quindi di struttura del sn si è parlato di neuroni e trasmissione. I neuroni non sono la gran parte dei costituenti del sn né centrale né periferico, sono la minor parte. Poca sostanza grigia. La struttura interna del core rappresenta la sostanza grigia e l’assone la sostanza bianca quindi i binari le vie.

Ruolo delle cellule gliali

Nel snc esistono alcune cellule particolari che rappresentano la gran parte e che sono le cellule di sostegno. Sono rappresentate fondamentalmente dalla famiglia delle glia. Sulle glia ci sono molte pubblicazioni scientifiche e oggi si pensa che non sono più semplici cellule di sostegno ma cellule di una funzione estremamente complessa e fondamentale per la sussistenza corretta del sn. Quando si parla di glia si parla di 4 tipi di cellule:

• Astrociti: termine che ricorda una brutta neoplasia cerebrale che è la più comune, l’astrocitoma. Cellula stellata.
• 1° Funzione: L’astrocita è per eccellenza il netturbino dei neuroni, anche i neuroni muoiono, anche i neuroni subiscono una ferita, ci vuole qualcuno che arrivi che faccia da governante che faccia pulizia dei detriti.
• 2° Funzione: È assolutamente il primo garante di energia vitale di fluido all’interno del quale i neuroni devono vivere e sussistere. Produce plasma.
• 3° Funzione: Fanno anche da collante fra i neuroni e riescono a far sì che i neuroni non stiano confusi ma stiano in un mondo tutto loro e non vengono ad intaccare sostanze che potrebbero entrare in contatto e funzionare in maniera anomala.
• Oligodendrociti: sono queste le cellule da cui partono le neoplasia cerebrali primitive. Producono mielina: Guaina mielinica avvolge il nervo a mo di filo e lo protegge dall’ambiente esterno.
• Microglia: sono molto piccole e hanno 2 funzioni:
• 1° Funzione è quello simile agli astrociti , anche loro fanno parte del corpo delle governanti del neurone, quindi anche qui una funzione di pulizia dai detriti neuronali, un processo ancor più complesso degli astrociti, garantito dalla fagocitosi.
• 2° Funzione Le microglia hanno un’azione fondamentale da un punto di vista immunologico, garantiscono una protezione immunitaria al neurone.
• Cellule di Schwann: sono un tipo di cellula del sistema nervoso periferico, facenti parti della glia. Le cellule di Schwann hanno una funzione simile a quella degli oligodendrociti formando la guaina mielinica degli assoni. Nel caso degli oligodendrociti alludiamo al cervello, all’encefalo, nel caso delle cellule di sc (organizzazione, sostituzione e mattonelle di mielina) riferito al midollo spinale.

Non è solo la differenza topografica che differenzia oligodendrociti e cell di sc, ma anche una differenza ancor non ben chiarita in ambito scientifico per quanto riguarda le loro patologie. Sclerosi multipla: gli oligodendrociti non assolvono più la loro funzione, ecco perché le fenditure, le spaccature della mielina perché la produzione di mielina non avviene più in maniera fisiologica. Per quanto riguarda le cell di sc quindi a livello midollare, seppure queste abbiano la stessa funzione a livello del sn, non risente dello stesso meccanismo che innesca la sc multipla (dove si rompe la mielina). Possono essere intaccate e provocare neoplasie che da un punto di vista istopatologico prendono proprio origine dal termine stesso. La conduzione sull’assone proprio perché c’è la mielina (salsicciotto mielinico) è una conduzione saltatoria. Questo permette non solo di avere una velocità univoca ma soprattutto di avere una velocità che risparmia energia piuttosto che ad una velocità rettilinea.

Sinapsi e contatto neuronale

Sinapsi: neurone si lega ad un altro neurone. Da una terminazione sinaptica quindi da un neurite si passa dalle sue terminazioni ad un altro neurone, ma non sempre. Le terminazioni che rappresentano l’efferenza neuronale della vita della cellula possono avvenire:

• Con le terminazioni dendritiche e fare una sinapsi assodendritica
• Possono andare direttamente sul soma, assosomatica
• Possono andare a collegarsi direttamente all’assone di un’altra cellula, sinapsi assoassonica

Il potenziale d’azione viene garantito dall’esistenza degli scambi intra e extracellulare del sodio e del potassio. Quando si parla di contatto neuronale, quindi di una nucleazione di sostanze neurotrasmettitoriali si deve sempre pensare al calcio. Stessa cosa del sodio, è più presente all’esterno. E nel momento in cui c’è una depolarizzazione e si innesca un potenziale d’azione questo permette al calcio di entrare nell’ambiente intracellulare e creare il contatto sinaptico. I potenziali sinaptici non sono soltanto meccanismi eccitatori, perché alcuni stimoli possono essere anche inibitori (potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori).

Postsinaptico e neurotrasmettitori

Postsinaptico: la sinapsi si può considerare come se fosse una triade, da una parte colui che dà il segnale (primo neurone l’impulso parte dalla membrana presinaptica) prima della sinapsi, invece il neurone che lo riceve è detto membrana postsinaptica. Neurone primordiale (presinaptico). Giunzione rappresentata dalla fessura sinaptica. Neurone postsinaptico. Tutto questo è garantito da organi vitali che stanno dentro la cellula come i mitocondri (dispensore di energia, ATP) ribosomi (sintesi proteica)

I neurotrasmettitori possono essere sia inibitori che eccitatori. Il più conosciuto è l’acetilcolina che ci permette alcune delle funzioni fondamentali della nostra vita di relazione. La giunzione neuromuscolare può essere garantita solo dall’esistenza di acetilcolina. Acetilcolina da ricordare tutte le funzioni cognitivo comportamentali (memoria), giunzione neuromuscolare, fisiologia del sonno. In ogni cibo c’è una sostanza che si chiama miosina, ogni sostanza ha un suo enzima che la digerisce e la trasforma in altro, in questo caso la miosina diventa dopa, dopo diventa dopamina e la dopamina diventa dopo noradrenalina. Dopamina: dove non c’è più fisiologia adeguata dei sistemi dopaminergici non ci può essere più scioltezza motoria. Rallentamento motorio inteso non soltanto in senso muscolare ma di tutto il corpo (viscerale, ormonale..) quindi rallentamento biomotorio. Importante per la motivazione.

Norepinefrina si trasforma in epinefrina. L’epinefrina o l’adrenalina è secreta dalla ghiandola surrenale. È importante per la vigilanza e l’attenzione.

• Serie di processi inseriti nella fisiologia del sonno
• Risposta allo stress

Serotonina per la regolazione del sonno, per la sfera onirica e anche per la temperatura. Altrettanto importante per la regolazione viscerale. Per anni sulla serotonina c’è stata una speculazione sulla depressione infatti tutti i farmaci antidepressivi agiscono sul versante serotoninergico. La serotonina è indispensabile per star bene d’umore. Altre 2 sostanze: glicina, glutammato e gaba. GABA: Neurotrasmettitore che agisce in senso inibitorio. Le Benzodiazepine (barbiturici) vanno a stimolare i recettori gabaergici, potenziano l’azione del gaba (sedazione). Gaba: inibitore-modulatore. Glutammato: per eccellenza il neurotrasmettitore eccitatorio presente nel sn.

Neuropeptidi: insieme di amminoacidi (mattonelle delle proteine). Oppioidi: sostanze presenti al nostro interno e che producono encefaline o endorfine che hanno un meccanismo di difesa dal dolore. Noi riusciamo a sopportare un dolore fisico, psichico, grazie agli oppioidi endogeni. Il snc e perif è costituito da un ammasso di cellule (neuroni, glia, astrociti). Sempre questo sn è un assemblaggio di multi trasmissione sinaptica che crea lo stesso sistema nervoso.

Costituzione del SN

Il sn si basa su un nevrasse, sn centrale costituito dall’encefalo dal midollo spinale. Sn periferico è costituito da tutte quante le diramazioni che rappresentano i nervi cranici, i nervi spinali. Sistema nervoso autonomo e vegetativo. L’encefalo sta raccolto in una scatola cranica così come il midollo sta racchiuso nella colonna vertebrale, all’interno del canale.