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Il neurotrasmettitore viene rilasciato dalla terminazione assonica (cellula pre-sinaptica) nello spazio o fessura sinaptica, dove si lega al recettore (nella cellula post-sinaptica) attivandolo.

Quale è poi il suo destino? Il recettore rimane attivato per sempre?

Alcuni neurotrasmettitori vendono demoliti da enzimi specifici che si trovano nella fessura sinaptica, altri vengono ri-catturati dalla terminazione pre-sinaptica

Che cosa succederebbe se venissero inibiti questi meccanismi di eliminazione del neurotrasmettitore?

Suddivisione anatomica generale del sistema nervoso

Encefalo

Midollospinale

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Tipi cellulari nel tessuto nervoso

• Concentrato per il 98% nel SNC

• Contiene due tipi di cellule:

• Neuroni

• Glia (astrociti, oligodendrociti etc.)

• È provvisto di vascolarizzazione

Bottoni presinaptici

Nel neurone esiste una monodirezionalità nella propagazione dell’impulso nervoso (centripeta nei dendriti, centrifuga negli assoni), a

causa della asimmetria delle sinapsi.

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schema delle parti fondamentali del neurone

soma o corpo cellulare

(pirenoforo)

nucleo con nucleolo

assone o neurite

dendrite

Terminazioni sinaptiche

guaina mielinica

Nodi di Ranvier

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Corpo cellulare o soma

• Morfologia variabile:

• Stellata (motoneuroni)• Piramidale (corteccia cerebrale)• Piriforme (Pukinje del cervelletto)• Sferica (gangli sensitivi)

• Nucleo:

• Voluminoso, sferico od ovoidale, centrale

• chiaro (vuoto, vescicoloso), corrispondente all’eucromatina (elevata attività trascrizionale)

• Nucleolo unico, voluminoso ed intensamente basofilo

• Mitocondri numerosi(anche nei prolungamenti)

• Golgi spesso di estensioneconsiderevole

• Sostanza di Nissl: zolle basofile che siestendono ai dendriti (ma non all’assone) � reticolo endoplasmaticorugoso (elevata attività di sintesiproteica)

• Ribosomi numerosissimi• Neurotubuli e neurofibrille

aggregati di neurofilamenti di 10 nm• Centrioli quasi sempre presenti

(nonostante l’assenza di mitosi)

Corpi cellulari di neuroni colorati con un colorante basico (Nissl). E’ evidente la intensa colorazione del citoplasma (Zolle di Nissl o Zolle tigroidi), sede di intensa sintesi proteica.

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Dendriti

• In genere multipli• Emergono da vari punti del corpo

cellulare• Relativamente più brevi dell’assone• Si ramificano ripetutamente rimanendo

nelle vicinanze del soma• Contorno irregolare, spesso ricoperto di

spine o gemmule

• Contengono tutti gli organuli(tranne il Golgi) �

• Funzionalmente e morfologicamenteespansioni del soma

Assone

mentre il numero di dendriti è variabile, tutti i neuroni possiedono un singolo assone

istologicamente, il decorso dell’assone è più difficile da seguire rispetto ai dendriti

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Assone

• Presente in tutti i neuroni

• Di solito unico

• Presenta un citoplasma (assoplasma) contenente strutture citoscheletriche altamente specializzate

• Origina da una protrusione del soma detta cono di emergenza

• In genere più lungo e regolare dei dendriti

• Di solito non emette rami collaterali in vicinanza del soma ma si divide ripetutamente nelcosiddetto territorio di innervazione

L’assone manca della maggior parte degli organelli citoplasmatici, in particolare dei ribosomi che sono la sede della sintesi delle proteine.

Come può rifornirsi di tutte le strutture necessarie?

Ricordiamo che tutte le strutture cellulari vengono continuamente rinnovate

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Bottoni presinaptici

Perché tante ramificazioni terminali dell’assone?

Ogni neurone spesso innerva non un singolo bersaglio ma un gruppo di bersagli

Ogni neurone motorio con le sue ramificazioni innerva diverse fibre muscolari (un intero muscolo è formato da numerosissime fibre muscolari ed è innervato da numerosi neuroni).

Quando si richiede al muscolo molta forza tutti i neuroni che lo innervano vengono eccitati e tutte le fibre si contraggonoQuando si richiede al muscolo poca forza pochi neuroni vengono eccitati e poche fibre si contraggono, ma non è possibile far contrarre soltanto una fibra, visto che ogni neurone innerva più di una fibra. (unità motoria)

Alcuni esempi

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Un campo recettoriale rappresenta una parte dell’organismo (in questo caso della pelle) innervata da un singolo neurone. Tutti gli stimoli applicati in quel campo recettoriale vengono percepiti allo stesso modo e non è possibile discriminare stimoli applicati a punti diversi dello stesso campo

Un neurone sensitivo con le sue ramificazioni innerva un’area più o meno ampia della pelle che contiene numerosi recettori tattili.

L’ampiezza del campo recettoriale è inversamente proporzionale alla capacità di discriminazione tattile: nei polpastrelli i campi dell’ordine del millimetro, mentre sulla schiena i campi sono di decine di millimetri

Il campo recettoriale rappresenta la superficie innervata da un singolo neurone

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Acuità tattile: la lunghezza delle linee indica la distanza tra due stimoli percepibili come distinti (es: nella coscia due contatti distanti 50 mm l’uno dall’altro vengono percepiti come un unico contatto, le dita distinguono contatti distanti pochi mm)

Questo implica che ci siano molti neuroni dedicati alla sensibilità delle dita o delle labbra e pochi neuroni dedicati al dorso o alla coscia.

Le stesse considerazioni valgono per il movimento: i movimenti di dita, labbra o lingua sono controllati più finemente che non quelli dell’addome e quindi richiedono più unità motorie e più neuroni.

(unilaterale)

(unilaterale)

Le diverse aree della corteccia sono dedicate a compiti specifici: l’area sensitiva somatica, ad esempio riceve i segnali provenienti dal tatto, mentre l’area motoriacontiene i neuroni che inviano i segnali motori ai muscoli. La maggior parte delle funzioni sono disposte su entrambi gli emisferi. Soltanto le aree del linguaggio (comprensione e articolazione delle parole) si trovano soltanto in uno dei due emisferi (in genere quello sinistro).

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La superficie di corteccia sensitiva o motoria (e quindi il numero di neuroni) dedicata alle diverse pari del corpo non è proporzionale alla loro grandezza assoluta, ma alla precisione del senso tattile o del movimento. Quindi la faccia o le dita sono controllate, sia per il tatto che per il movimento, da aree molto più grandi che non il tronco, che pure è molto piu grande

Rappresentazione pittorica della superficie di corteccia motoria (in rosso) o sensitiva (in blu) dedicata alle diverse parti del corpo. Le labbra o le dita della mano risultano sproporzionatamente grandi a causa del gran numero di neuroni dedicati ai fini movimenti dell’espressione del viso o alla grande sensibilità tattile delle labbra

Nervo periferico

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Un nervo periferico: numerosissimi assoni mielinizzati sono circondati da guaine connettivali per formare dei fasci di assoni. Numerosi fasci formano il nervo, a sua volta circondato da una guaina connettivale. Endonevrio, perinevrio e epinevrio sono i nomi dati alle diverse guaine.

IL CERVELLO

Abbiamo visto che il nostro cervello contiene circa 100 miliardi di neuroni ma le sua enorme complessità emerge meglio dal numero di sinapsi, cioè di collegamenti tra i neuroni. Si stima che il numero di sinapsi sia tra centomila miliardi e un milione di miliardi.

Questo enorme numero di sinapsi indica che ogni neurone è collegato con moltissimi altri neuroni e quindi integra i segnali che gli provengono da una rete di informazioni gigantesca.

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Il TELENCEFALO, costituito dai due emisferi, è il principale centro di raccolta dei segnali sensoriali. Qui i segnali vengono integrati con quelli provenienti da altre aree del corpo e con i dati della memoria e vengono elaborate le risposte che verranno inviate agli organi effettori. I corpi cellulari dei neuroni del telencefalo si trovano nella sostanza grigia della corteccia cerebrale, mentre la sostanza bianca contiene i prolungamenti neuronali mielinizzati che collegano le diverse aree e che comunicano con il midollo. A causa degli abbondanti solchi e circonvoluzioni la superficie della corteccia, e quindi il numero di neuroni, è molto grande,

Sostanza bianca

Sostanza grigia

Abbiamo visto fino ad ora che il nostro corpo è in grado di rispondere agli impulsi sensitivi, che spesso emergono anche a livello cosciente, esercitando un controllo volontario dei muscoli scheletrici. Si parla quindi di un sistema nervoso del sistema nervoso VOLONTARIO, detto anche SOMATICO, in quanto controlla le attività più visibili del nostro corpo (SOMA, in greco = CORPO.

Tuttavia le sensazioni coscienti, i progetti e le azioni volontarie sono solo una piccola parte delle funzioni del sistema nervoso.

Il sistema nervoso AUTONOMO o VISCERALE controlla invece in modo automatico la attività degli organi interni, come ad esempio il cuore, le ghiandole, l’intestino o i vasi sanguigni e la sua attività è necessaria per la sopravvivenza più di quella del sistema volontario.

Pensiamo al caso di un malato privo di coscienza: le sue attività volontarie sono soppresse, pure può sopravvivere a lungo grazie alle attività del solo sistema autonomo. Del resto non siamo condannati a morire ogni volta ce ci addormentiamo, anche se nel sonno non siamo in grado di esercitare un controllo volontario delle funzioni vitali del corpo!

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Il sistema nervoso autonomo è costituito da due sistemi complementari, il sistema SIMPATICO e il PARASIMPATICO.Il SIMPATICO (detto anche ORTOSIMPATICO) stimola il metabolismo, aumenta lo stato di allerta e prepara l’individuo a condizioni di emergenza. Per questo viene definito sistema “LOTTA o FUGGI”.

Il PARASIMPATICO ha funzioni opposte, riduce il consumo di energia, favorisce la digestione e il riposo. Per questo viene definito sistema “FERMATI e RIPOSA”

Per comprendere bene la attività del SIMPATICO possiamo pensare a un gatto che incontra un cane aggressivo.

Il gatto ha due alternative: fuggire o combattere.

In ogni caso il gatto avrà bisogno di:•Molto sangue ai muscoli e al cervello per migliori prestazioni, •Battito cardiaco accelerato per pompare più sangue, •Peli dritti per sembrare più grande e spaventare il cane, •Pupille dilatate per vista più sensibile. •Molto zucchero nel sangue per ricavare energia. •Respirazione accelerata per avere più ossigeno

•Al contrario NON avrà bisogno di: •Sangue all’apparato digerente (per non sottrarlo ai muscoli), •Digerire e controllare muscoli dell’intestino, •Stimolare le secrezioni salivari e intestinali, •Fare l’amore•Urinare e defecare

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La stimolazione del SIMPATICO quindi provoca vasodilatazione nei muscoli ma vacocostrizione nell’intestino e nella pelle, accelerazione del battico cardiaco e dalla respirazione, dilatazione della pupilla, erezione dei peli, inibizione della attività intestinale, liberazione delle riserve di glucosio, inibizione della secrezione di saliva e succhi gastrici. Al contrario il PARASIMPATICO esercita le funzioni opposte.

Per comprendere ancor meglio l’effetto del simpatico pensate alle sensazioni che provate per un forte spaventoBatticuoreAffannoPelle d’oca (erezione dei peli)Bocca secca (inibizione della salivazione)

Dopo il primo momento potrà comparire nausea (alterazione della digestione).In modo di dire “farsela addosso dalla paura” ha una sua ragione: terminata la fase acuta (si chiama STRESS) gli sfinteri si rilassano e si perde il controllo della vescica.

Naturalmente quella che abbiamo descritto è una situazione di estrema stimolazione del simpatico. Condizioni tipiche sono più blande e prevedono una stretta integrazione delle attività di simpatico e parasimpatico.

PERCHÉ SI IMPALLIDISCE PER UNO SPAVENTO?

Come abbiamo visto nel caso del gatto la situazione di emergenza richiede molto sangue ai muscoli e al cervello, per poter fornire più ossigeno e più zucchero alle cellule. Quindi il simpatico determina una dilatazione dei vasi sanguigni in quelle zone.Per poter dare più sangue a muscoli e cervello dobbiamo sottrarre sangue ad altri distretti che in quel momento non sono impegnati, quindi intestino e pelle. La pelle, riducendo il flusso di sangue, impallidisce!

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SIMPATICODilatazione pupille

Inibizione secrezione salivare

Aumento frequenza cardiaca

Aumento frequenza respiratoria

Inibizione peristalsi intestinale

Liberazione riserva di glucosio

Contrazione sfintere vescicale

ALCUNE ATTIVITÀ DEL SIMPATICOGANGLI

Neurotrasmettitore noradrenalina

PARASIMPATICOContrazione delle pupille

Stimolazione ghiandole salivari

Diminuzione frequenza cardiaca

Diminuzione frequenza respiratoria

Aumento peristalsi intestinale

Aumento delle riserve di gucosio

Rilassamento degli sfinteri

ALCUNE ATTIVITÀ DEL PARASIMPATICO

Se riflettete su queste attività del parasimpatico vi renderete conto che rispecchiano quello che succede durante un riposino dopo pranzo !

Neurotrasmettitore Acetilcolina

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SIMPATICO

ADRENALINA

ALZATI E COMBATTI

PARASIMPATICO

ACETILCOLINA

DIGERISCI, FAI L’AMORE E DORMI

ALCUNE AZIONI DEL S.N. SIMPATICO

Parasimpatico Simpatico

Neurotrasmettitore Acetilcolina Adrenalina

Pupilla Contrazione Dilatazione

Salivazione Stimola Inibisce

Battito cardiaco Rallenta Accelera

Bronchi Contrae Dilata

Attività gastrica Stimola Inibisce

Muscolatura della vescica

Contrae Rilassa

Genitali esterni Stimola Inibisce

Ora pensiamo al cuore: l’acetilcolina lo rallenta (inibisce), ma abbiamo studiato che l’acetilcolina è un neurotrasmettitore eccitatorio. ???

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DEPOLARIZZAZIONE

Na

IPERPOLARIZZAZIONE

ACETILCOLINA K

RECETTORE MUSCARINICO

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ALCUNE AZIONI DELL’ADRENALINA

•Stimola la dilatazione della pupilla•Inibisce la salivazione•Induce dilatazione dei bronchi•Accelera il battito cardiaco•Inibisce la attività gastrica•Stimola di rilascio di glucosio dal glicogeno•Provoca rilassamento della muscolatura della vescica•Inibisce eccitazione dei genitali esterni•Provoca vasodilatazione nei muscoli•Provoca vasocostrizione cutanea

Lo stesso trasmettitore può svolgere azioni molto diverse

NEUROGLIA INTERSTIZIALE:•Astrociti•oligodendrociti (oligodendroglia)•Microglia

NEUROGLIA EPITELIALE:ependima

NEUROGLIA PERIFERICA:•cellule di Schwann

Cellule della NEUROGLIA (dal greco gluo=colla)

I neuroni e le cellule gliali, con l’eccezione della microglia, derivano dalla piastra neurale dell’embrione.La microglia, come le cellule del sangue, deriva dal midollo osseo

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Cellule della NEUROGLIA (dal greco gluo=colla)

Gli astrociti formano una rete che avvolge le cellule e le fibre nervose riempiendo gli spazi interposti tra queste strutture

ASTROCITI FIBROSIpresenti nella sostanza bianca con pochi e diritti processi citoplasmatici

ASTROCITI PROTOPLASMATICIpresenti nella sostanza grigia con numerosi processi citoplasmatici molto ramificati

Cellule della NEUROGLIA (dal greco gluo=colla)

Funzione degli astrociti

• sostengono meccanicamente i neuroni (fibre amieliniche)

• regolano il bilancio e il flusso ionico (sodio e potassio)

• insieme alle cellule endoteliali dei capillari costituiscono la barriera ematoencefalica

• formano una cicatrice gliale in eventi patologici

• producono fattori di crescita per i neuroni (NGF)

• regolano il riassorbimento (“reuptake”) dei neurotrasmettitori

• partecipano alla sinapsi (tripartita)• sono cellule presentanti l’antigene (APC) e

possono produrre molecole immuno-infiammatorie.

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CELLULE DELLA GLIA

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FUNZIONE DEGLI ASTROCITI

� sostengono meccanicamente i neuroni (fibre amieliniche)

� regolano il bilancio e il flusso ionico (sodio e potassio)

� insieme alle cellule endoteliali dei capillari costituiscono la barriera ematoencefalica

� formano una cicatrice gliale in eventi patologici

� producono fattori di crescita per i neuroni (NGF)

� regolano il riassorbimento (“reuptake”) dei neurotrasmettitori (GABA, glutammato, etc)

� sono cellule presentanti l’antigene (APC) e possono produrre molecole immuno-infiammatorie.

Oligodendrociti (oligodendroglia)circondano i corpi cellulari dei neuroni del SNC e formano la guaina mielinica delle fibre nervose centrali

Cellule di Schwann formano la guaina mielinica delle fibre nervose periferiche

FORMAZIONE DELLA GUAINA MIELINICA NEL SNC

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Oligodendrociti (oligodendroglia)circondano i corpi cellulari dei neuroni del SNC e formano la guaina mielinica delle fibre nervose centrali

Cellule di Schwann formano la guaina mielinica delle fibre nervose periferiche

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Nervo periferico

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AssoneGuaina mielinica

Nodo di Ranvier

Cellula di Schwann

Citoplasma Nucleo

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+40 mV - 60 mV……..+ 20 …...0 …….- 20 …..- 40 ….- 45 ….. – 50 ….. -55 …..

SOGLIA

Fino a quale distanza la depolarizzazione inizialefarà raggiungere il valore soglia per la apertura di nuovi canali e quindi genererà nuovi potenziali?

Dipende dalla migliore o peggiore qualità di buon conduttore elettrico dell’assone

Come questo influenza la velocità di conduzione dell’impulso?

s

Distanza µm

P. riposo

P.soglia

Buon conduttoreCattivo conduttore

0 20. 20. 30 40. 50. 60. 70. 80. 90. 100. 110. 120

Quali sono le caratteristiche che rendono migliore o peggiore un conduttore?

Pensiamo al tubo per annaffiare:Un tubo di diametro maggiore offre meno resistenzaSe il tubo ha le pareti bucherellate perde acqua

Un buon conduttore offre meno resistenza (diametro maggiore) ed ha meno dispersioni (migliore isolamento)

La guaina mielinica, con i suoi ripetuti avvolgimenti di membrane lipidiche (isolanti) riduce le dispersioni e migliora la qualità di conduttore dell’assone

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La funzione della mielina è di aumentare considerevolmente la velocità di conduzione dell’impulso nervoso

guaina mielinica

Un buon conduttore, riuscendo ad eccitare nuovi potenziali di azione a maggior distanza dal potenziale iniziale condurrà l’impulso a maggio velocità-La guaina mielinica migliora la qualità di conduttore dell’assone

Velocità di conduzione dell’impulso nervoso in neuroni di mammiferi

Tipo Diametro (µm)

Velocità (m/s)

Altamente mielinizzate

1-20 15-120

Poco mielinizzate

1-3 3-15

Non mielinizzate

0.5-1.5 0.5-2

Assone gigante del Calamaro: 100 m/s, diametro 500 µm

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sono i macrofagi del SNC, negli stati patologici diventano mobili ed intervengono nei processi di difesa

MICROGLIA

EPENDIMA E CELLULE DEI PLESSI CORIOIDEI (NEUROGLIA EPITELIALE)

L’EPENDIMA E’ UN EPITELIO CUBICO-CILINDRICO, IN PARTE CILIATO, CHE TAPPEZZA LE CAVITA’ DEI VENTRICOLI E DEL MIDOLLO SPINALE

UNA SPECIALIZZAZIONE DELL’EPENDIMA SONO I PLESSI CORIOIDEI, CHE SECERNONO IL LIQUIDO CEREBRO-SPINALE

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LIQUIDO CEREBRO SPINALE

CIRCOLA ATTRAVERSO LE CAVITA’ DEI VENTRICOLI CEREBRALI E DEL MIDOLLO SPINALE

90% ACQUA, POCHI LEUCOCITI, SCARSE PROTEINE, GLUCOSIO E SALI IN CONCENTRAZIONI SIMILI AL PLASMA

Tessuto nervoso

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Una radiografia che mostrail cervello di Homer JaySimpson (e della maggior parte degli esseri umani di ambo i sessi)