Post on 18-Oct-2015
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Il Sistema Nervoso
Paolo D'Angelo,
Riccardo Pengo,
Andrea Ventura
Indice
- Anatomia
-Il Funzionamento Del Sistema Nervoso
-Il Cervello e Le Malattie
Anatomia
La struttura di base
Sistema centrale e sistema periferico
L'evoluzione del sistema nervoso negli invertebrati...
nei vertebrati
e nell'uomo;
La struttura di base
Cento miliardi di neuroni, corpi cellulari
composti da un nucleo, alcuni organuli e molti
fasci di fibra nervosa.
Questi fasci si chiamano dendriti, che
ricevono segnali dalle altre cellule, e l'assone,
unico fascio che invia segnali alle altre cellule.
Questi fasci sono ricoperti da numerose
cellule di Schwann, un tipo di cellule di
sostegno, costituite, oltre che dal nucleo e
dagli organuli, da una guaina mielinica, che
avvolge l'assone.
Ci consente al segnale elettrico di viaggiare
lungo i nodi di Ranvier molto pi
velocemente, arrivando sino alla velocit 540
Km/h.
Sistema centrale e sistema periferico
Il sistema viene diviso in due parti: il
sistema nervoso centrale e il sistema
nervoso periferico.
Il SNC composto dall'encefalo e, nei
vertebrati, dal midollo spinale.
Il SNP formato dai nervi, le arterie di
comunicazione del sistema nervoso. I
neuroni spesso si associano in gangli,
diffusi lungo tutto il corpo.
I neuroni si possono dividere in tre tipi
funzionali: i neuroni sensoriali, gli
interneuroni e i neuroni motori.
L'evoluzione del sistema nervoso negli invertebrati...
Alcuni animali, ad esempio le spugne, sono
del tutto privi di sistema nervoso.
L'idra dispone di uno dei modelli pi
semplici di sistema nervoso: una rete
nervosa.
I vermi piatti sono gli animali pi semplici
che dispongono di un sistema nervoso
cefalizzato e centralizzato.
Gli insetti e le sanguisughe, ad esempio,
possiedono un encefalo pi evoluto e
concentrato; gli insetti possiedono, inoltre
un ganglio per ogni segmento corporeo
nei vertebrati ...
L'encefalo il centro di controllo del
sistema nervoso dei vertebrati, mentre il
midollo spinale convoglia le informazioni
in entrata ed in uscita dal sistema nervoso
periferico all'encefalo.
Una vasta rete di vasi sanguigni provvede
alle esigenze del sistema nervoso centrale.
Sia l'encefalo sia il midollo spinale
contengono ventricoli e il canale
ependimale, pieni di liquido
cerebrospinale. Entrambi sono rivestiti
dalle meningi.
L' SNC dei vertebrati si compone di materia
bianca e di materia grigia.
e nell'uomo
Nell'embrione si sviluppano, a partire dal tubo
neurale, tre rigonfiamenti: prosencefalo,
mesencefalo, rombencefalo.
Nell'adulto il prosencefalo si sviluppa in
cervello, talamo, ipotalamo, ipofisi.
Il mesencefalo riceve e integra le sensazioni
uditive, coordina i riflessi visivi, manda
impulsi sensoriali al cervello.
Il rombencefalo si divide in ponte e midollo
allungato.
Mesencefalo, ponte e midollo allungato
costituiscono il tronco encefalico.
Il funzionamento
Il neurone a riposo
L'origine dell'impulso nervoso
Il viaggio del potenziale d'azione
Le sinapsi
Il viaggio dell'informazione
I neurotrasmettitori
Le droghe e i loro effetti
Le funzioni del SNP
I riflessi
Il neurone a riposo
Un neurone a riposo contiene energia
potenziale. Tale energia, chiamata
potenziale di membrana risiede nella
differenza di carica elettrica fra i due lati
della membrana plasmatica. Essa
nell'ordine dei -70 mV.
Chimicamente, questa energia potenziale
data dalla differente concentrazione di
ioni K+, pi presenti all'interno della
cellula, e Na+, pi concentrati all'esterno.
Ci dato dalla scarsa permeabilit della
membrana plasmatica agli ioni Na+, e alla
sua permeabilit agli ioni K+, oltre che alla
pompa Sodio-Potassio.
L'origine dell'impulso nervoso
1. Stimolando la membrana plasmatica,
possibile liberare e utilizzare l'energia
potenziale di membrana.
2. Se lo stimolo sufficientemente forte, si
raggiunge il potenziale di soglia (-50mV).
3. Raggiunto il potenziale di soglia, si innesca
bruscamente il potenziale d'azione
(+35mV).
4. Subito dopo la membrana si ri-polarizza, il
potenziale scende fino ad un valore
inferiore al riposo, ed infine torna quello di
partenza.
1. Stimolando la membrana plasmatica, si
aprono alcuni canali del sodio e una
piccola quantit di ioni entra nell'assone.
2. Se lo stimolo sufficientemente forte, si
raggiunge il potenziale di soglia.
3. Raggiunto il potenziale di soglia, si aprono
sempre pi canali, facendo entrare sempre
pi ioni.
4. Raggiunto il potenziale massimo, i canali
del sodio si chiudono e si disattivano,
mentre si aprono quelli del potassio,
permettendone una rapida diffusione verso
l'esterno.
Il viaggio del potenziale d'azione
Il potenziale d'azione si propaga lungo
l'assone attraverso un effetto domino.
Dopo che il potenziale d'azione stato
innescato nella prima sezione dell'assone,
viene indotta, nella sezione successiva, una
nuova apertura dei canali del sodio, e cos
via alla fine dell'assone.
Il potenziale d'azione si propaga in una
sola direzione poich nelle sezioni
dell'assone gi interessate dal suo
passaggio, i canali del sodio vengono
disattivati per un certo periodo di tempo.
Le sinapsi
Le sinapsi si dividono in sinapsi elettriche e chimiche.
In una sinapsi elettrica l'impulso passa direttamente da un neurone a quello successivo.
Nelle sinapsi chimiche presente un breve spazio, che separa i due neuroni.
Il segnale elettrico deve essere perci convertito in segnale chimico, tramite l'uso di neurotrasmettitori.
Dopo che un potenziale d'azione arriva presso la terminazione sinaptica, causa cambiamenti chimici che comportano la formazione di vescicole contenenti molecole di neurotrasmettitore.
Questo si lega ai recettori presenti sulla membrana del neurone successivo, aprendo il canale ionico.
Il viaggio dell'informazione
Un neurone pu interagire con molti altri neuroni: ricevendo informazioni attraverso i dendriti da molti altri neuroni.
Un neurone assomiglia ad un microchip che elabora moltissime informazioni attraverso i neurotrasmettitori.
I neurotrasmettitori si dividono in eccitatori, che generano potenziale d'azione nella cellula post-sinaptica, e inibitori, che fanno diminuire la tendenza a generare potenziale d'azione.
La membrana di un neurone pu ricevere contemporaneamente molti stimoli, tutti del tipo tutto o nulla: la frequenza delsegnale che mantiene il senso del messaggio.
I neurotrasmettitori
Esistono una grandissima variet di molecole
che svolge il ruolo di neurotrasmettitori.
Molti di questi, come l'acetilcolina, sono
piccole molecole organiche contenenti azoto.
Le ammine biogene sono derivati degli
amminoacidi. Comprendono: adrenalina,
noradrenalina, serotonina e dopamina.
L'acido glutammico, l'acido aspartico, la
glicina, e il GABA sono in realt amminoacidi.
Anche numerosi peptidi, ossia catene
relativamente corte di amminoacidi, hanno
funzione di neurotrasmettitore. Le endorfine
appartengono a questa categoria.
Anche alcuni gas possono fungere da
neurotrasmettitori, come l'ossido d'azoto.
Le funzioni del SNP
L' SNP dei vertebrati diviso in sistema nervoso
somatico e autonomo.
Il sistema nervoso somatico trasporta segnali da e
verso i muscoli scheletrici. Il sistema nervoso
somatico viene anche detto volontario.
Il sistema nervoso autonomo regola l'ambiente
interno controllando il sistema digerente,
cardiovascolare, escretore ed endocrino.
Il sistema nervoso autonomo si divide in sistema
parasimpatico e sistema simpatico.
Il sistema parasimpatico induce nell'organismo
le attivit legate all'acquisizione e alla
conservazione dell'energia (riposare e digerire).
Il sistema simpatico tende a svolgere il compito
apposto, preparando il corpo ad attivit che
consumano energia (combattere o fuggire).
I riflessi
La risposta motoria molto rapida che noi chiamiamo riflesso si articola in tre fasi: acquisizione sensoriale, integrazione e stimolo motorio.
Quando viene dato un colpo al ginocchio un recettore sensoriale percepisce la tensione del tendine...
...un neurone sensoriale trasporta il segnale al midollo spinale...
...il sistema nervoso centrale passa l'informazione a un neurone motore e a un interneurone...
...i muscoli rispondono contraendosi al segnale del neurone motorio.
Il cervello e le malattie
La corteccia cerebrale
Il sonno e la veglia
Il sistema limbico
La corteccia cerebrale
La corteccia cerebrale costituisce l'80% della massa encefalica e contiene 10 miliardi di neuroni;
Essa divisa in un emisfero destro e in unemisfero sinistro, e ogni emisfero si occupa delle caratteristiche peculiari dell'uomo; essi sono giunti dal corpo calloso;
Le aree di associazione costituiscono la maggior parte della corteccia e si occupano di ci che noi semplicemente chiamiamo pensiero e anima;
Il linguaggio originato da alcune interazioni estremamente complesse fra le aree di associazione. Queste aree ottengono anche l'informazione visiva dell'aspetto delle parole scritte;
Si indica col termine lateralizzazione la specializzazione di ogni emisfero in un determinato campo;
Il sonno e la veglia
L'ipotalamo uno dei responsabili del ciclo dell'alterarsi di sonno e veglia, mentre il mesencefalo contiene il centro dell'attenzione.
La formazione reticolare, che attraversa il tronco encefalico, invia i dati pi utili alla corteccia cerebrale, e maggiori sono questi, maggiore lo stato di allerta;
Grazie all'elettroencefalogramma possibile registrare l'intensit delle onde cerebrali durante il sogno e durante la veglia;
Un paziente sveglio a riposo presenta onde lente e regolari, dette onde alpha.
Un paziente sveglio sotto stress mentale, presenta un tracciato veloce e irregolare di onde beta.
Durante il sonno, si registrano onde lente, caratteristiche della fase non-REM, e onde rapide e meno regolari, caratteristiche della fase REM.
Il sistema limbico
Il sistema limbico responsabile di alcuni
comportamenti, come ad esempio le cure
parentali o i legami emotivi;
L'ippocampo coinvolto sia nella formazione
che nella rievocazione dei ricordi, che
costituiscono la memoria; l'amigdala
coinvolta nella memorizzazione dei movimenti
facciali correlati alle emozioni.
Si distinguono memoria a breve termine, che
dura pochi minuti, e memoria a lungo
termine, che pu durare anche anni. A seconda
della frequenza con cui acquisiamo
un'informazione essa viene immagazzinata
nell'una o nell'altra memoria.
La memoria delle abilit, immagazzina una
serie di nozioni correlate e dei movimenti; tale
memoria duratura (basti pensare al detto a
proposito dell'andare in bicicletta).
Approfondimenti
Disturbi del comportamento
Le malattie degenerative
Lesioni del sistema nervoso
Le droghe e i loro effetti
La sindrome del savant
Disturbi del comportamento
La schizofrenia caratterizzata da episodipsicotici che portano il paziente a distaccarsi dalla realt; i sintomi sono allucinazioni, manie, insensibilit e disturbi della concentrazione. I farmaci ad oggi usati utilizzano la dopamina ma hanno dei pesanti effetti collaterali. Tale malattia stato dimostrato abbia radici genetiche.
La depressione si divide in maggiore e disturbo bipolare; i sintomi della prima sono mancanza di iniziativa, alterazione del ciclo sonno-veglia, cambio di peso. Il paziente bipolare nelle fasi maniacali presenta egocentrismo, grande energia, comportamenti fuori dalla norma. I medicinali si concentrano sull'impedire l'assorbimento di serotonina (SSRI). Come per la schizofrenia anche la depressione ha una componente genetica.
Le malattie degenerative
La malattia di Alzheimer caratterizzata dalla perdita di memoria e porta anche il paziente a dover essere assistito in tutto e per tutto. Diagnosticare tale malattia molto difficile e pu essere confusa con altre forme di demenza. Si ha la certezza solo post-morte del paziente se si trovano le caratteristiche placche amiloidi causate dalla mancata scissione del peptide beta amiloide che causa anche le caratteristiche matasse neurofibrillari.
Il morbo di Parkinson caratterizzato da irrigidimento muscolare, difficolt ad iniziare movimenti e lentezza a portarli a compimento, nonch tremore e problemi posturali. Concorrono alla contrazione di tale patologia fattori sia genetici che ambientali. Non vi ancora una cura, ma si osservato che la curo con il precursore L-dopa della dopamina, almeno per quanto riguarda i test sugli animali.
Lesioni del sistema nervoso
Le lesioni del cervello possono modificare il comportamento delle persone. Fu questo il caso del capomastro Phineas Gage, i cui lobi frontali furono danneggiati da una spranga.
Grazie allo studio di cervelli danneggiati come quello di Gage i neurologi sono capaci di spiegare in parte il funzionamento di un cervello sano.
Alcuni degli interventi pi radicali sono la divisione del corpo calloso per evitare casi di epilessia, oppure l'emisferectomia, ovvero l'asportazione per intero di un emisfero cerebrale.
Le droghe e i loro effetti
Sostanze come la caffeina, l'alcol e la nicotinaagiscono sul funzionamento dei neurotrasmettitori; ad esempio si pensa che l'alcol agisca come sedativo inibendo il funzionamento del GABA.
Alcuni psicofarmaci agiscono sempre sui neurotrasmettitori per curare diversi disturbi come la depressione ( il caso degli inibitori della serotonina SSRI) o i disturbi dell'attenzione.
Alcune droghe come anfetamine e cocainapotenziano il rilascio di dopamina e noradrenalina a livello delle sinapsi.
Il THC (tetraidrocannabinolo) legandosi ai recettori al posto dell'anandamine che media il dolore, controlla la fame ed ha un ruolo anche nella fertilit.
Gli oppiacei si legano ai recettori delle endorfinecausando sensazioni di piacere ed euforia.
Tali sostanze disturbano l'equilibrio chimico, causando a volte aumento dell'attenzione ed effetti analgesici, tuttavia sconvolgono la regolazione delle vie di comunicazione nervose.
I savant
La sindrome dell'idiota sapiente, o savantismo, una rara condizione della mente umana, che comporta una grande e particolare abilit in persone con disturbi dello sviluppo.
Le persone affette da questa sindrome hanno capacit mnemoniche sopra la norma in un particolare campo del sapere. Alcuni hanno anche straordinarie capacit artistiche e musicali.
Per contro, le persone affette da savantismo, se non opportunamente stimolate, possono sembrare dei ritardati mentali, in quanto scoordinati e con capacit comunicative e sociali ridotte.
Fine
Paolo DAngelo (paoeale@hotmail.it)
Riccardo Pengo (riccardopengo@gmail.com)
Andrea Ventura (ilventura1993@gmail.com)