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Il sistema nervoso. Copyright © 2006 Zanichelli editore Struttura e funzione del sistema nervoso 23.1 Il sistema nervoso riceve e interpreta gli impulsi.

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1 Il sistema nervoso

2 Copyright © 2006 Zanichelli editore Struttura e funzione del sistema nervoso 23.1 Il sistema nervoso riceve e interpreta gli impulsi sensoriali e trasmette quindi i comandi appropriati Il sistema nervoso è costituito dai neuroni, cellule specializzate costituite da un corpo cellulare (che contiene il nucleo e gli organuli) e da lunghi sottili prolungamenti, chiamati fibre nervose. Il cervello umano contiene circa 100 miliardi di neuroni specializzati nel trasferire segnali da un punto allaltro del corpo.

3 Copyright © 2006 Zanichelli editore Acquisizione sensoriale Recettore sensoriale Effettore Stimolo motorio Integrazione Sistema nervoso periferico (SNP) Encefalo e midollo spinale Sistema nervoso centrale (SNC) Figura 23.1A Il sistema nervoso svolge tre funzioni strettamente interconnesse: lacquisizione sensoriale, lintegrazione e lo stimolo motorio.

4 Copyright © 2006 Zanichelli editore Tranne alcune eccezioni, il sistema nervoso viene suddiviso in due parti: sistema nervoso centrale (SNC): costituito dallencefalo e, nei vertebrati, dal midollo spinale; sistema nervoso periferico (SNP): formato essenzialmente dalle vie di comunicazione (i nervi) che portano i messaggi verso linterno e verso lesterno del sistema nervoso centrale; il sistema periferico possiede anche i gangli, che raggruppano i corpi cellulari dei neuroni.

5 Copyright © 2006 Zanichelli editore Muscolo quadricipite Muscoli flessori Encefalo Midollo spinale Nervo SNP Ganglio SNC Interneurone 4 2 Neurone sensoriale 3 Motoneurone 1 Recettore Figura 23.1B Un esempio di funzione del sistema nervoso è rappresentato dal circuito relativamente semplice che produce le risposte automatiche agli stimoli, o riflessi.

6 Copyright © 2006 Zanichelli editore La maggior parte degli animali presenta simmetria bilaterale, con due aspetti evolutivi caratteristici: la cefalizzazione, cioè la concentrazione delle strutture nervose presso lestremità anteriore; la centralizzazione, ossia la presenza di un sistema nervoso centrale separato da quello periferico. Figure 23.10B-E Macchia oculare Encefalo Cordone nervoso Nervi periferici Encefalo Cordone nervoso ventrale Gangli dei segmenti Sanguisuga (un anellide) Cordone nervoso ventrale Gangli Insetto (un artropode) Calamaro (un mollusco) Encefalo Assone gigante Planaria (un verme piatto) Encefalo

7 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il sistema nervoso dei vertebrati presenta un alto livello di centralizzazione e di cefalizzazione Sistema nervoso centrale (SNC) Encefalo Midollo spinale Sistema nervoso periferico (SNP) Nervi cranici Gangli Nervi spinali Figura 23.11A

8 Copyright © 2006 Zanichelli editore Encefalo Liquido cerebrospinale Meningi Sostanza bianca Sostanza grigia Ganglio della radice dorsale (parte del SNP) Nervo spiale (che fa parte del sistema nervoso periferico) Canale centrale Midollo spinale (sezione trasversale) Ventricoli Canale ependimale del midollo spinale Midollo spinale Figura 23.11B Cavità interna del SNC e sezione trasversale del midollo spinale:

9 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il sistema nervoso di tutti i vertebrati presenta alcune somiglianze fondamentali come: la suddivisione in un sistema nervoso centrale (encefalo e midollo spinale) e periferico; lelevato grado di cefalizzazione.

10 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il sistema nervoso periferico motorio ha una struttura funzionale gerarchica Il sistema nervoso periferico motorio dei vertebrati può essere suddiviso in due componenti funzionalmente diverse: il sistema nervoso somatico e il sistema nervoso autonomo. Sistema nervoso periferico Sistema somatico (volontario) Sistema autonomo (involontario) Sistema simpatico Sistema parasimpatico Sistema enterico Figura 23.12

11 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il sistema nervoso somatico trasporta i segnali da e verso i muscoli scheletrici, principalmente in risposta a stimoli esterni. Viene detto volontario perché gran parte delle sue azioni è sotto il controllo della volontà. Il sistema nervoso autonomo regola lambiente interno, controllando la muscolatura liscia, il miocardio e gli organi dei sistemi digerente, cardiovascolare, escretore ed endocrino. Questo controllo è generalmente di tipo involontario.

12 Copyright © 2006 Zanichelli editore Gli effetti contrapposti dei neuroni dei sistemi simpatico e parasimpatico regolano lambiente interno Un gruppo di neuroni, che costituisce il sistema parasimpatico, induce nellorganismo le attività legate allacquisizione e alla conservazione dellenergia. Laltro gruppo di neuroni, appartenenti al sistema simpatico, tende a svolgere il compito opposto, preparando il corpo alle attività che consumano energia.

13 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il sistema nervoso autonomo: Figura 23.13

14 Copyright © 2006 Zanichelli editore Lencefalo si sviluppa a partire da tre dilatazioni anteriori del tubo neurale Figura Lencefalo umano Nei vertebrati, durante i primi stadi dello sviluppo embrionale, allestremità anteriore del tubo neurale compaiono tre rigonfiamenti: prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo. Regioni dellencefalo embionale Regioni presenti nelladulto Prosencefalo Mesencefalo Rombencefalo MesencefaloRombencefalo Prosencefalo Embrione (un mese) Cervello (emisferi cerebrali; comprende la corteccia, la sostanza bianca e i nuclei basali) Diencefalo (talamo, ipotalamo, ipofisi, epifisi) Mesencefalo (parte del tronco encefalico) Ponte (parte del tronco) Midollo allungato (parte del tronco encefalico) Emisfero cerebrale Diencefalo Mesencefalo Ponte Cervelletto Midollo allungato Midollo spinale Feto (tre mesi) Cervelletto

15 Copyright © 2006 Zanichelli editore Se confrontato a quello dei pesci, degli anfibi e dei rettili, il cervello degli uccelli e dei mammiferi è molto più grande, rispetto alle altre parti dellencefalo. Un cervello più ampio è direttamente correlato con il comportamento più elaborato che caratterizza uccelli e mammiferi.

16 Copyright © 2006 Zanichelli editore La struttura di un supercomputer vivente: lencefalo umano Lencefalo umano è più potente di qualsiasi computer. È formato da tre regioni principali che si sono evolute considerevolmente rispetto alle forme originali ancestrali: –prosencefalo; –mesencefalo; –rombencefalo.

17 Copyright © 2006 Zanichelli editore Prosencefalo Mesencefalo Rombencefalo Cervello Talamo Ipotalamo Ipofisi Ponte Midollo allungato Cervelletto Midollo spinale Corteccia cerebrale Figura 23.15A Due parti del rombencefalo, chiamate midollo allungato e ponte, e il mesencefalo formano ununità funzionale chiamata complessivamente tronco encefalico.

18 Copyright © 2006 Zanichelli editore Principali strutture dellencefalo umano: Tabella 23.15

19 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il cervelletto, unaltra componente del rombencefalo, è il centro operativo che coordina i movimenti. I più sofisticati centri di elaborazione nervosa sono quelli che derivano dal prosencefalo: il talamo, lipotalamo e il cervello. Il cervello è la porzione più grande e sofisticata dellencefalo.

20 Copyright © 2006 Zanichelli editore Emisfero cerebrale sinistro Emisfero cerebrale destro Corpo calloso Gangli basali Figura 23.15B Il cervello è costituito dagli emisferi cerebrali destro e sinistro, ognuno dei quali è responsabile dellattività della parte opposta del corpo.

21 Copyright © 2006 Zanichelli editore La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate che interagiscono Lintricato circuito neuronale della corteccia cerebrale dà origine alle caratteristiche umane più peculiari: la logica e le capacità matematiche, labilità linguistica, limmaginazione, il talento artistico e la personalità. Lobo frontaleLobo parietale Lobo occipitaleLobo temporale Area di associazione frontale Corteccia motoria Corteccia somatosensoriale Area di associazione somatosensoriale Linguaggio Percezione del gusto Percezione delle parole scritte Percezione delludito Percezione dellolfatto Area di associazione uditiva Area di associazione visiva Vista Linguaggio Figura 23.16

22 Copyright © 2006 Zanichelli editore Larea funzionale chiamata corteccia motoria ha soprattutto la funzione di inviare comandi ai muscoli scheletrici, fornendo risposte appropriate agli stimoli sensoriali. La maggior parte della nostra corteccia cerebrale è costituita dalle aree di associazione, che sono i siti delle attività mentali più sofisticate, ossia di ciò che noi chiamiamo semplicemente pensiero. Gli emisferi cerebrali destro e sinistro tendono a specializzarsi a svolgere funzioni differenti.

23 Copyright © 2006 Zanichelli editore COLLEGAMENTI Lesioni e interventi chirurgici al cervello forniscono informazioni sulle sue funzioni Gran parte di ciò che sappiamo sul cervello proviene dagli studi effettuati su persone che hanno subito lesioni cerebrali o interventi chirurgici, oppure affette da particolari malattie. Figura 23.17A, B

24 Copyright © 2006 Zanichelli editore Diverse parti del cervello regolano il sonno e la veglia Lipotalamo, insieme ad altre regioni dellencefalo, è responsabile del ciclico alternarsi di sonno e veglia. Il ponte e il midollo allungato contengono centri che, se stimolati, inducono il sonno. Il mesencefalo invece contiene un centro dellattenzione. Un altro sistema di neuroni importante nella regolazione del sonno e della veglia è la formazione reticolare.

25 Copyright © 2006 Zanichelli editore Informazioni provenienti dallorecchio Occhio Formazione reticolare Informazioni provenienti dai recettori del tatto, del dolore e della temperatura Informazioni in uscita verso la corteccia Figura 23.18A La formazione reticolare attraversa il centro del tronco encefalico e riceve informazioni dai recettori sensoriali, le filtra rimuovendo quelle che arrivano costantemente al sistema nervoso, e invia i dati utili alla corteccia cerebrale.

26 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nellapprendimento Gran parte delle emozioni, della memoria e dellapprendimento umani dipende dal nostro sistema limbico, ununità funzionale del prosencefalo, costituita da numerosi centri di integrazione e da aree neuronali interconnesse, che include parti del talamo e dellipotalamo. Olfatto Bulbo olfattivo Gusto Ippocampo Cervello Talamo Ipotalamo Corteccia prefrontale Figura 23.19


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