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2 IL TESSUTO NERVOSO Dendriti Corpo cellulare con nucleo Assone Guaina mielinica Il neurone o cellula nervosa è lunità fondamentale del tessuto nervoso.

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2 2 IL TESSUTO NERVOSO Dendriti Corpo cellulare con nucleo Assone Guaina mielinica Il neurone o cellula nervosa è lunità fondamentale del tessuto nervoso coinvolto nella ricezione, conduzione e trasmissione dellimpulso nervoso. Le numerose cellule della neuroglia hanno funzione di nutrimento e protezione per le cellule nervose. Terminazioni nervose con bottoncini sinaptici FIBRA NERVOSA Linsieme di fibre nervose costituisce un NERVO NEURONE

3 Le cellule gliali

4 I neuroni

5 Classificazione dei neuroni Forma: Neuroni unipolari, preponderanti nel SN degli invertebrati, nei vertebrati formano i gangli del sistema nervoso autonomo; Neuroni bipolari, molti sono di natura sensitiva (retina, epitelio olfattivo); Neuroni pseudounipolari, cellule somatosensitive che portano informazioni al MS. Neuroni multipolari, sono i neuroni predominanti nel SN dei vertebrati. Funzione: Neuroni sensitivi, portano dalla periferia del corpo al SNC le informazioni percettive; Motoneuroni, portano ordini dal cervello o dal midollo spinale ai muscoli e allapparato ghiandolare; Interneuroni, sono tutti gli altri neuroni del SN e si suddividono in interneuroni di ritrasmissione e in interneuroni locali.

6 Morfologia dei neuroni

7 7 GENERAZIONE DELLIMPULSO NERVOSO A riposo il neurone possiede un potenziale elettrico negativo (-70V) (potenziale di membrana o di riposo) dovuto alla presenza di ioni Na + allesterno e di ioni K + e Cl - allinterno. Il potenziale di membrana è mantenuto grazie alla presenza di una pompa sodio-potassio che trasporta ioni Na + verso lesterno e ioni K + verso linterno Quando la cellula nervosa viene stimolata, la membrana lascia entrare ioni Na+ dallesterno si genera un potenziale di azione Le variazioni elettriche che avvengono nelle membrane plasmatiche dei neuroni determinano la formazione di impulsi nervosi Esterno della cellula Na + K+K+ K+K+ K+K+ Proteina Na + Membrana plasmatica Canale del potassio K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Pompa Na + - K + Na + K+K+ Canale del sodio Interno della cellula

8 8 Primo potenziale dazione Assone Secondo potenziale dazione Terzo potenziale dazione Segmento di assone PROPAGAZIONE DELLIMPULSO NERVOSO LUNGO LA FIBRA NERVOSA I potenziali dazione hanno le seguenti caratteristiche: - viaggiano lungo lassone dal corpo cellulare fino alla terminazione sinaptica -si propagano in una sola direzione lungo lassone - hanno la capacità di rigenerarsi lungo lassone - sono eventi del tipo «tutto o nulla» -sono sempre uguali indipendentemente dal fatto che lo stimolo che li ha generati sia forte o debole - al variare dellintensità dello stimolo cambia la frequenza dei potenziali dazione

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10 In un neurone si possono distinguere morfologicamente 4 zone: il corpo cellulare o soma, che è il centro metabolico della cellula; due tipi di processi citoplasmatici specializzati: i dendriti, di solito grandi e ramificati, che ricevono impulsi da altri neuroni a livello di siti detti sinapsi, e lassone, che parte dal cono demergenza dellassone e rappresenta la via duscita del neurone. Per aumentare la velocità di conduzione dei potenziali dazione gli assoni di dimensioni maggiori sono rivestiti di un involucro lipidico isolante di mielina, interrotto a livello dei nodi di Ranvier. I punti in cui i neuroni prendono contatto sono noti come sinapsi. La cellula trasmette i segnali a livello di siti dellassone detti terminazioni sinaptiche.

11 La segnalazione neuronale Tutti i neuroni impiegano gli stessi meccanismi per comunicare; Ogni cellula nervosa che comunica presenta un elemento dingresso (o recettivo), un elemento dinnesco dove il segnale ha origine (di sommazione o integrazione), un elemento di comunicazione a distanza e un elemento di uscita (o secretorio).

12 Il diametro degli assoni giganti di calamaro è da 100 a 1000 volte più grande degli assoni dei vertebrati. In mancanza della mielina aumenta il diametro dellassone

13 I nervi Costituiti da fasci di assoni, collegano il sistema sensoriale con i centri nervosi, e i centri nervosi con la muscolatura o le ghiandole. Non sono presenti corpi cellulari

14 Conduzione saltatoria invece che punto per punto Aumento della velocità di propagazione del potenziale dazione Assoni non mielinici = 1-2 m/s,assoni mielinici = m/s

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16 16 LE SINAPSI CHIMICHE Le sinapsi consentono la trasmissione dellimpulso nervoso da un neurone ad un altro mediante un segnale di tipo chimico. Il neurone pre-sinaptico possiede delle vescicole che contengono delle sostanze chimiche (neurotrasmettitori). Allarrivo dellimpulso nervoso, i neurotrasmettitori sono rilasciati allesterno, nello spazio sinaptico. Il neurone post-sinaptico possiede dei recettori di membrana che legano il neurotrasmettitore e trasformano il segnale chimico in segnale elettrico. Il segnale elettrico viene poi propagato lungo lassone fino alla sinapsi successiva. I neurotrasmettitori possono inviare segnali di tipo: Eccitatorio generano un potenziale dazione nel neurone post-sinaptico Inibitorio diminuiscono la tendenza di generare un potenziale dazione nel neurone post-sinaptico

17 17 I NEUROTRASMETTITORI lacetilcolina è molto importante nelle sinapsi (placche neuromuscolari) che collegano i nervi motori alle cellule muscolari; agisce facendo contrarre i muscoli scheletrici, ma rallenta la frequenza del battito cardiaco le ammine biogene derivano dagli amminoacidi; sono sostanze chimiche che agiscono come ormoni e sono prodotti da ghiandole del sistema endocrino: ladrenalina, la noradrenalina prodotte da ghiandole surrenali, agiscono in modo analogo al SN simpatico serotonina e dopamina agiscono sul sonno, sullumore, sulle emozioni, sullattenzione e sullapprendimento gli amminoacidi comprendono: lacido aspartico e lacido glutammico funzione eccitatoria glicina e lacido gamma-amminobutirrico (GABA) funzione inibitoria i peptidi sono catene corte di amminoacidi; comprendono: sostanza P funzione eccitatoria, media la percezione del dolore endorfine riducono la sensazione di dolore durante momenti di stress fisico o emotivo lossido di azoto svolge funzione eccitatoria

18 SOSTANZE PSICOATTIVE, PSICOFARMACI E DROGHE Farmaci antidepressivi La depressione sembra correlata con uno squilibrio della concentrazione della serotonina. Alcuni farmaci sono in grado di correggere tale squilibrio. LSD sostanza psicoattiva che produce effetti allucinogeni legandosi ai recettori della serotonina e della dopamina presenti nel cervello. Amfetamine e cocaina potenziano il rilascio di noradrenalina e dopamina Oppiacei (morfina, codeina ed eroina) si legano ai recettori per le endorfine e riducono la percezione del dolore Molte sostanze psicoattive (tra cui caffeina, nicotina e alcol etilico) influenzano lazione dei neurotrasmettitori nelle sinapsi presenti nel nostro cervello. Caffeina neutralizza effetto dei neurotrasmettitori inibitori funzione eccitatoria Nicotina agisce da stimolante legandosi ai recettori dellacetilcolina Alcol ha effetto sedativo, che potenzia lazione inibitoria del GABA; ha lo stesso effetto dei tranquillanti

19 LE PATOLOGIE DEL SISTEMA NERVOSO I disturbi neurologici relativi allencefalo. Alcuni esempi: Schizofrenia è un disturbo mentale caratterizzato da episodi psicotici durante i quali il paziente perde la capacità di distinguere la realtà: eccesso di dopamina nel cervello. Depressione è causata dalla presenza di quantità limitate di serotonina e noradrenalina Malattia di Alzheimer è una malattia degenerativa del cervello caratterizzata da perdita di memoria e confusione mentale Morbo di Parkinson è una malattia caratterizzata da rigidità muscolare, difficoltà a iniziare i movimenti e lentezza nelleseguirli. E dovuta ad una carenza di dopamina nel cervello. Malattie autoimmuni causate da una reazione impropria del sistema immunitario Sclerosi multipla sistema immunitario agisce distruggendo la guaina mielinica la propagazione dellimpulso nervoso è rallentata Miastenia gravis sistema immunitario agisce bloccando i recettori per lacetilcolina limpulso nervoso non arriva allorgano effettore lentezza nei movimenti

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21 il sistema nervoso segue la disposizione della simmetria dellanimale: in animali a simmetria raggiata si osserva una rete nervosa (cnidari) o un anello nervoso centrale con rami laterali (echinodermi) Simmetria raggiata

22 Simmetria bilaterale il sistema nervoso segue la disposizione della simmetria dellanimale: in animali a simmetria bilaterale, che si muovono attivamente per cacciare o riprodursi, si osserva una centralizzazione e cefalizzazione del sistema nervoso

23 cefalizzazione Negli animali bilateri i maggiori addensamenti di cellule nervose (gangli) si riscontrano a livello del capo che è la parte del corpo che riceve la maggior parte dei segnali durante il movimento direzionale nello spazio calamaro lombrico

24 vertebrati

25 25 IL SISTEMA NERVOSO Acquisizione sensoriale Recettore sensoriale Organi di senso Effettore (muscolo o ghiandola) Stimolo motorio Integrazione Sistema nervoso periferico (SNP) Encefalo e midollo spinale Sistema nervoso centrale (SNC)

26 PERCEZIONE DEGLI STIMOLI ESTERNI: ORGANI DI SENSO Vista Udito OlfattoGusto Tatto COORDINAMENTO DEI SEGNALI: SISTEMA NERVOSO CENTRALE E PERIFERICO RISPOSTA AGLI STIMOLI: ORGANI EFFETTORI MuscoliGhiandole

27 Il sistema nervoso Centrale Periferico CervelloMidollo spinaleSomaticoAutonomo SimpaticoParasimpatico Il sistema nervoso somatico comprende i motoneuroni che controllano i muscoli scheletrici, cioè i movimenti del corpo e i neuroni sensoriali che inviano le informazioni al sistema nervoso centrale dal corpo e dal mondo esterno. Il sistema nervoso autonomo controlla il livello generale di attività del corpo, aiutandolo a fronteggiare situazioni particolari (stress emotivi, emergenze fisiche, etc.), e controllo i muscoli lisci (stomaco, vasi sanguigni, etc.) le ghiandole, il cuore e gli altri organi.

28 28 I recettori sensoriali specializzati distinguono cinque categorie di stimoli: recettori dolorifici sono presenti in tutte le parti del corpo ad eccezione del cervello; sono in grado di captare anche eccessi di calore e di pressione e la presenza di molecole rilasciate da tessuti danneggiati o infiammati termocettori sono situati nella pelle; sono sensibili sia al caldo che al freddo. Altri sensori, localizzati in profondità, controllano invece la temperatura del sangue. meccanocettori stimolati da una diversa forma di energia meccanica: tatto, pressione, tensione dei muscoli, movimento e suono. chemiocettori comprendono sia le cellule sensoriali del naso e dei bottoncini gustativi sia particolari recettori che individuano le sostanze chimiche che si trovano allinterno del corpo. recettori elettromagnetici sono sensibili allelettricità, al magnetismo e alla luce. Sono presenti in alcune specie animali. I RECETTORI SENSORIALI

29 29 PERCEZIONE DEGLI STIMOLI ESTERNI: GLI ORGANI DI SENSO

30 30 Lolfatto I chemiocettori si trovano nella parte superiore della cavità nasale; contengono delle ciglia immerse nel muco, nel quale sono disciolte le moelcole odorose. Il legame della molecola odorosa con il recettore induce un segnale che viene trasmesso al cervello. Nel naso, ogni cellula recettrice può captare uno dei cinquanta tipi principali di odori. In molti animali, lolfatto è molto sviluppato e da esso dipendono informazioni sulla presenza di cibo, sul partner sessuale e su una situazione di pericolo. Potenziali dazione Bulbo olfattivo Osso Cellula epiteliale Cellula chemiocettrice Ciglia Muco Cervello Cavità nasale

31 31 Il gusto Calice gustativo Poro gustativo Molecola di zucchero Recettori sensoriali Neurone sensoriale I chemiocettori dei calici gustativi, rilevano le molecole in soluzione nella saliva. Oltre ai quattro gusti che ci sono più familiari, cioè il dolce, il salato, lacido e lamaro, gli scienziati hanno scoperto che esiste un quinto sapore prevalente, che hanno chiamato umami (che in giapponese significa delizioso)

32 32 Ludito e lequilibrio la vibrazione si trasmette, attraverso la finestra ovale, al liquido presente nellorecchio interno stimola i recettori acustici (meccanocettori) presenti nella coclea, che inviano il segnale al lobo temporale del cervello attraverso i nervi acustici. I canali semicircolari sono responsabili del senso dellequilibrio. Le onde sonore fanno vibrare il timpano la vibrazione si trasmette alla catena degli ossicini (martello, incudine e staffa) e viene amplificata

33 33 La vista Sclera membrana bianca che riveste e protegge locchio; davanti alliride diventa trasparente ed è chiamata cornea Coroide è di colore scuro, molto vascolarizzata; sul davanti assume diverse pigmentazioni e forma liride Cristallino lente biconvessa che consente la messa a fuoco e la formazione delle immagini sulla retina Retina contiene cellule fotorecettrici: Coni contengono pigmenti visivi dette fotopsine che funzionano in presenza di luce e consentono la visione a colori Bastoncelli contengono un pigmento visivo detto rodopsina che consente la visione crepuscolare e notturna Il segnale visivo, attraverso il nervo ottico, arriva alla corteccia cerebrale visiva, nel lobo occipitale.

34 34 Il tatto Calore Tocco leggero Dolore Freddo Pelo Tocco leggero Epidermide Derma Nervo Tessuto connettivo Movimento del pelo Pressione forte Una sezione di apparato tegumentario rivela che la superficie del nostro corpo è sensibile a una grande varietà di stimoli. Le terminazioni nervose (meccanocettori) sono presenti sia nel derma che nellepidermide. A seconda che siano stimolati i recettori superficiali o quelli più profondi, siamo in grado di distinguere un tocco leggero da una pressione forte.

35 Sistema nervoso centrale Sistema nervoso periferico Costituito da Encefalo Midollo spinale Si suddivide in autonomo Porta impulsi da/a muscoli scheletrici volontari, tendini e cute Innerva i muscoli lisci viscerali, il muscolo cardiaco e le ghiandole Sede in cui si elaborano le risposte agli stimoli esterni Cervello Cervelletto Tronco cerebrale COORDINAMENTO DEI SEGNALI: IL SISTEMA NERVOSO somatico

36 36 IL SISTEMA NERVOSO CENTRALE (SNC) Encefalo Midollo spinale centro di integrazione di input sensoriali e output motori (es. archi riflessi) via di transito per nervi

37 37 Lencefalo Prosencefalo Mesencefalo Rombencefalo Cervello Talamo Ipotalamo Ipofisi Ponte Midollo allungato Cervelletto Corteccia cerebrale E diviso in 3 parti: prosencefalo mesencefalo rombencefalo

38 38 Il cervello e gli emisferi cerebrali Il cervello, la porzione più grande e sofisticata dellencefalo, è costituito dagli emisferi cerebrali destro e sinistro, ognuno dei quali è responsabile dellattività della parte opposta del corpo.

39 39 E la parte più estesa del nostro cervello. 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 La corteccia cerebrale 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 pensiero.

40 40 La corteccia sensoriale e motoria La sede della sensibilità cosciente e dei movimenti volontari è la corteccia cerebrale. Corteccia motoria Corteccia sensoriale La figura rappresenta il cosiddetto omuncolo sensoriale e motorio: si tratta di unimmagine distorta del corpo umano, ricostruita in proporzione alla ricchezza di innervazione sensoriale e motoria sulla corteccia cerebrale.

41 41 E coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nellapprendimento. E ununità funzionale del prosencefalo, costituita da numerosi centri di integrazione e da aree neuronali interconnesse, che include parti del talamo e dellipotalamo, oltre a due strutture cerebrali (amigdala e ippocampo). Bulbo olfattivo Ippocampo Cervello Talamo Ipotalamo Il sistema limbico Talamo centro di smistamento e coordinazione di input sensoriali Ipotalamo controlla sete, fame; regola la temperatura corporea; regola lespressione delle emozioni (sudorazione in caso di paura) Amigdala e Ippocampo coinvolti in memoria ed apprendimento

42 Eventi futuri positivi Eventi futuri negativi fight or flight

43 TEORIA NEURO-MUSCOLARE DELLE EMOZIONI L espressione facciale dellemozione utilizza un repertorio innato, specie- specifico, di movimenti dei muscoli facciali. Secondo Paul Ekman e coll.(1973), le sette espressioni facciali di base mostrate qui si evidenziano in tutte le culture. Altri studiosi propongono che alla lista dovrebbe essere aggiunto limbarazzo.

44 44 Memoria ed apprendimento La memoria è essenziale per lapprendimento ed è la capacità di immagazzinare e recuperare le informazioni relative ad esperienze precedenti. Lamigdala è coinvolta nel riconoscimento del contenuto emotivo delle espressioni facciali e nella memorizzazione delle emozioni. Lippocampo è coinvolto sia nella formazione dei ricordi, sia nella loro rievocazione. La memoria cognitiva (nomi, facce, parole, luoghi...) può essere: a breve termine è di breve durata (pochi minuti) a lungo termine può durare per anni Il trasferimento dellinformazione della memoria a breve termine a quella a lungo temine dipende da: frequenza con cui si richiama uninformazione stati emozionali (positivi o negativi) associati allinformazione collegamenti tra i nuovi dati e gli altri già appresi ed immagazzinati La memoria di abilità coinvolge generalmente attività motorie apprese mediante ripetuti tentativi; una volta immagazzinati, i dati legati alle consuetudini difficilmente vengono dimenticati e non richiedono il richiamo conscio delle informazioni apprese per essere applicate. Es. chi ha imparato ad andare in bicicletta, non dimentica come si fa

45 45 IL SISTEMA NERVOSO PERIFERICO (SNP) E costituito dalle vie di comunicazione (nervi) che portano i messaggi verso linterno e verso lesterno del sistema nervoso centrale. Comprende: nervi cranici partono dallencefalo ed innervano capo e organi del tronco nervi spinali partono dal midollo spinale e innervano le varie parti del corpo I nervi possono essere: Sensoriali costituiti da fibre nervose sensoriali afferenti; trasportano le informazioni dai recettori sensoriali verso il SNC Motori costituiti da fibre nervose motorie efferenti trasmettono i messaggi provenienti dal SNC alle cellule effettrici Misti costituiti da fibre nervose di entrambi i tipi Il sistema periferico possiede anche i gangli, che raggruppano i corpi cellulari dei neuroni.

46 Organizzazione del midollo spinale Trasmette gli ordini provenienti dal cervello ai muscoli e agli organi e invia le informazioni sensoriali al cervello; controllo le risposte riflesse rapide; contiene i generatori di configurazioni che controllano comportamenti ripetitivi, quali il camminare.

47 47 Sistema nervoso periferico Sistema somatico (volontario) Sistema autonomo (involontario ) Sistema simpatico Sistema parasimpatico Sistema enterico 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

48 48 E anche detto sistema neurovegetativo e regola lattività di organi involontari quali cuore, polmoni, apparato digerente, vasi sanguigni e ghiandole esocrine. E costituito da due sezioni (simpatica e parasimpatica) che agiscono in maniera opposta: Sistema nervoso autonomo

49 49 RISPOSTA AGLI STIMOLI: GLI ORGANI EFFETTORI MUSCOLIGHIANDOLE La risposta allo stimolo è rappresentata dal movimento di un muscolo (volontario o involontario) La risposta allo stimolo è rappresentata dalla secrezione di ormoni da parte delle ghiandole endocrine o di altre sostanze (es. enzimi) da parte di ghiandole esocrine

50 50 I RIFLESSI INVOLONTARI Si tratta di una risposta automatica degli organi effettori (muscoli e ghiandole) ad uno stimolo esterno o interno allorganismo. Alcuni esempi: riflesso flessorio un arto è allontanato da uno stimolo nocivo riflesso pupillare pupilla si restringe quando locchio è colpito da luce riflesso lacrimale stimola lacrimazione tosse e starnuto Il percorso anatomico utilizzato in un riflesso è detto arco riflesso ed è costituito da: Nervo sensoriale afferente percepisce lo stimolo e lo trasmette al SNC Interneuroni o neuroni associativi nel midollo spinale; integrano i dati forniti dai neuroni sensoriali e poi trasmettono segnali appropriati ad altri interneuroni o neuroni motori Nervo motore efferente termina su un organo effettore (muscolo o ghiandola) e ne determina la risposta (contrazione muscolare o secrezione ghiandolare)

51 51 Muscolo quadricipite Muscoli flessori Encefalo Midollo spinale Nervo SNP Ganglio SNC Interneurone 4 2 Neurone sensoriale 3 Motoneurone 1 Recettore Esempio di arco riflesso: riflesso patellare o rotuleo Quando viene dato un colpetto alla base del ginocchio, un recettore sensoriale (1) percepisce la tensione del tendine e un neurone sensoriale (2) trasporta il segnale allinterno del SNC (nel midollo spinale). Nel SNC, linformazione passa ad un neurone motorio (3) e ad un interneurone (4). Un gruppo di muscoli (i quadricipiti), risponde contraendosi al segnale del neurone motorio (3), facendo scattare la gamba in avanti. Nel frattempo, un altro neurone motorio, rispondendo al segnale proveniente da un interneurone (4), inibisce i muscoli flessori, antagonisti dei quadricipiti, inducendoli a rilassarsi.


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