13/11/11 1 1

Il nuovo Invito alla biologia.blu 13/11/11 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini Il nuovo Invito alla biologia.blu 2 2 2

I neuroni e il sistema nervoso periferico 13/11/11 Capitolo C9 I neuroni e il sistema nervoso periferico 3 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 3 3

La propagazione del segnale nervoso 13/11/11 Lezione 1 La propagazione del segnale nervoso 4 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 4 4

Il sistema nervoso Il sistema nervoso può essere diviso in: 13/11/11 Il sistema nervoso Il sistema nervoso può essere diviso in: sistema nervoso centrale (SNC), riceve informazioni ed elabora risposte; sistema nervoso periferico (SNP), collega il SNC agli organi di senso e agli effettori. 5 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 5 5

13/11/11 I neuroni L’unità funzionale del tessuto nervoso è il neurone, un tipo di cellula in grado di trasmettere gli impulsi elettrici. Ogni neurone è formato da: corpo cellulare, contiene il nucleo; dendriti, ricevono informazioni in entrata; cono di emergenza; assone, trasporta informazioni in uscita; bottone sinaptico. 6 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 6 6

13/11/11 Le cellule gliali Le funzioni delle cellule gliali: nutrono i neuroni, rimuovono i rifiuti metabolici, accelerano la conduzione dell’impulso, forniscono sostegno, isolamento e protezione ai neuroni. Gli oligodendrociti (nel SNC) e le cellule di Schwann (nel SNP) si avvolgono a spirale attorno agli assoni e formano la guaina mielinica. Le interruzioni sono dette nodi di Ranvier. 7 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 7 7

Il potenziale di riposo /1 13/11/11 Il potenziale di riposo /1 Posizionando un microelettrodo all’esterno di un neurone e uno all’interno, si registra una differenza di potenziale di circa –70 mV tra interno ed esterno: potenziale di riposo. 8 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 8 8

Il potenziale di riposo /2 13/11/11 Il potenziale di riposo /2 Il potenziale elettrico dell’assone dipende dalla differenza di concentrazione degli ioni presenti ai due lati della membrana (soprattutto K+ e Na+). In condizioni di riposo la concentrazione di K+ nel citoplasma è 30 volte maggiore che all’esterno; la concentrazione di Na+ nel liquido extracellulare è circa 10 volte maggiore che nel citosol. In condizioni di equilibrio si ha una lieve prevalenza di cariche negative all’interno della cellula. La membrana è detta polarizzata. 9 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 9 9

Il passaggio degli ioni /1 13/11/11 Il passaggio degli ioni /1 La membrana cellulare è impermeabili agli ioni e a gran parte delle molecole polari. Il passaggio di queste particelle dipende da: canali di fuga (proteine integrali di membrana attraverso cui le particelle passano per diffusione); canali a controllo di potenziale (si aprono e si chiudono in base alle variazioni del potenziale elettrico); pompa sodio-potassio (proteina integrale di membrana che consuma ATP, trasporta Na+ all’esterno e K+ all’interno). 10 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 10 10

Il passaggio degli ioni /2 13/11/11 Il passaggio degli ioni /2 11 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 11 11

Il potenziale d’azione /1 13/11/11 Il potenziale d’azione /1 Potenziale d’azione: se l’assone è percorso da uno stimolo, la carica diventa temporaneamente positiva rispetto all’esterno. Impulso nervoso: potenziale d’azione che procede lungo la membrana. 12 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 12 12

Il potenziale d’azione /2 13/11/11 Il potenziale d’azione /2 Fase di depolarizzazione Lo stimolo della membrana fa aprire i canali Na+, gli ioni entrano per gradiente di concentrazione e di carica. Si ha una temporanea modifica della polarità della membrana, positiva all’interno. La differenza di potenziale passa da –70 mV a +40 mV e dura un millisecondo, quindi i canali Na+ si chiudono. 13 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 13 13

Il potenziale d’azione /3 13/11/11 Il potenziale d’azione /3 Fase post-iperpolarizzante Si aprono i canali K+ e gli ioni fuoriescono dall’assone; il potenziale elettrico si abbassa (fino a –80 mV). Fase di ripolarizzazione Si chiudono i canali K+, grazie alla pompa sodio-potassio il potenziale di riposo è ripristinato. 14 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 14 14

Il potenziale d’azione /4 13/11/11 Il potenziale d’azione /4 15 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 15 15

13/11/11 L’impulso nervoso L’impulso nervoso si muove in un’unica direzione lungo l’assone. La regione dell’assone immediatamente precedente al passaggio del potenziale d’azione ha un breve periodo refrattario. 16 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 16 16

Il principio «tutto o niente» 13/11/11 Il principio «tutto o niente» La risposta di un neurone a uno stimolo segue il principio del «tutto o niente»: se lo stimolo è abbastanza forte, si genere un potenziale d’azione, altrimenti non viene prodotto. L’intensità di uno stimolo modifica la frequenza, ma non l’ampiezza dell’impulso. 17 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 17 17

La velocità di propagazione 13/11/11 La velocità di propagazione La velocità di propagazione del potenziale d’azione dipende da: dimensione dell’assone (più veloce negli assoni con diametro maggiore); presenza della guaina mielinica (più veloce quando è presente); vasocostrizione (il freddo e la pressione sul nervo rallentano la propagazione, per minore afflusso di sangue). 18 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 18 18

La guaina mielinica I canali ionici e i 13/11/11 La guaina mielinica I canali ionici e i trasporti mediante pompa sodio-potassio si trovano solo nei nodi di Ranvier, quindi i potenziali d’azione «saltano» da un nodo al successivo. 19 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 19 19

La comunicazione tra neuroni 13/11/11 Lezione 2 La comunicazione tra neuroni 20 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 20 20

13/11/11 Le sinapsi Le sinapsi sono giunzioni specializzate che permettono la trasmissione dei segnali da un neurone all’altro. Esistono sinapsi elettriche e sinapsi chimiche, che richiedono l’azione di neurotrasmettitori. 21 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 21 21

L’azione dei neurotrasmettitori /1 13/11/11 L’azione dei neurotrasmettitori /1 I neurotrasmettitori sono sintetizzati nei singoli neuroni e impacchettati all’interno di vescicole presenti nelle terminazioni assoniche. Arrivo di un potenziale d’azione: fusione delle vescicole con la membrana. Rilascio dei neurotrasmettitori nello spazio intersinaptico. I neurotrasmettitori si legano a recettori sulla membrana della cellule postsinaptica (generano un nuovo potenziale d’azione). Ricaptazione: neurotrasmettitori riassorbiti dalla terminazione presinaptica. 22 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 22 22

L’azione dei neurotrasmettitori /2 13/11/11 L’azione dei neurotrasmettitori /2 23 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 23 23

Diversi tipi di neurotrasmettitori 13/11/11 Diversi tipi di neurotrasmettitori I neurotrasmettitori possono essere suddivisi in: amminoacidi (GABA e acido glutammico); ammine biogene (serotonina, catecolamine, acetilcolina); neuropeptidi (encefaline, endorfine, sostanza P, neurotensina); neurotrasmettitori gassosi (NO, CO). 24 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 24 24

del sistema nervoso periferico 13/11/11 Lezione 3 L’anatomia del sistema nervoso periferico 25 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 25 25

Il sistema nervoso periferico 13/11/11 Il sistema nervoso periferico Il sistema nervoso periferico è formato da: vie sensoriali; vie motorie. I corpi cellulari sono spesso raggruppati in gangli, mentre gli assoni sono raggruppati in fasci chiamati nervi. Nervi cranici: 12 paia, nervi sensoriali e motori che collegano la testa e il collo con la porzione encefalica del SNC. Nervi spinali: 31 paia, collegano il midollo spinale con una determinata area del corpo. 26 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 26 26

I nervi spinali e il midollo spinale 13/11/11 I nervi spinali e il midollo spinale Le fibre motorie e sensoriali dei nervi spinali si separano quando arrivano al midollo spinale. Radice dorsale: fibre sensoriali Radice ventrale: fibre dei neuroni motori 27 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 27 27

Il sistema nervoso autonomo /1 13/11/11 Il sistema nervoso autonomo /1 Il sistema nervoso autonomo è suddiviso in: sistema parasimpatico, coinvolto nelle attività di recupero del corpo, si trova prevalentemente a livello craniale e sacrale; sistema simpatico, prepara il corpo all’azione, si localizza a livello toracico e lombare. Generalmente i due sistemi hanno azioni antagoniste. 28 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 28 28

Il sistema nervoso autonomo /2 13/11/11 Il sistema nervoso autonomo /2 29 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 29 29