ITIS "GUIDO TASSINARI" Pozzuoli Corso di formazione ammissione facoltà scientifiche ALLA SCOPERTA DEL SISTEMA NERVOSO 1 – aspetti morfologici Prof. Vincenzo Boccardi Dirigente Scolastico I.C. "De Amicis - Diaz" - Pozzuoli Responsabile Nazionale Olimpiadi delle Scienze Naturali

2 sistemi integrati Il corpo umano è dotato di due meccanismi di coordinazione: uno di tipo chimico (sistema endocrino) e l’altro di tipo elettrico (sistema nervoso). In realtà i due meccanismi si integrano, tanto che è possibile parlare di un unico sistema neuroendocrino. Grazie all’attività di questi due sistemi, l’organismo riesce mantenere costante il suo ambiente interno, indipendentemente dalle variazioni anche profonde delle condizioni esterne. Tale fenomeno fisiologico prende il nome di omeostasi.

Sistema nervoso centrale e periferico Il sistema nervoso dell’uomo è diviso in due parti, il sistema nervoso centrale (SNC) e il sistema nervoso periferico (SNP). SNC: comprende l’encefalo, racchiuso nella scatola cranica, e il midollo spinale, contenuto nel canale vertebrale. Il cervello è solo una parte dell’encefalo. SNP: è costituito dai nervi. Si distinguono in sensitivi, di tipo afferente (trasportano cioè segnali al sistema nervoso) e motori, di tipo efferente (trasportano cioè segnali dal sistema nervoso).

Le protezioni del SNC L’encefalo ed il midollo spinale sono provvisti di una duplice protezione: 1. Sono racchiusi dalle ossa del cranio e dalla colonna vertebrale che li proteggono; 2. Al di sotto dell’osso è presente un ulteriore involucro protettivo, le meningi, costituite da tre strati di tessuto connettivo: la pia madre, sottile ed aderente intimamente al cervello ed al midollo, la dura madre, più spessa e in contatto con le ossa, e l’aracnoide, interposta tra le due, sottile e paragonabile alla tela di un ragno. Lo spazio interposto tra l’aracnoide e la pia madre contiene un liquido, detto liquido cerebrospinale o liquor che svolge funzioni di protezione dagli urti.

Le ossa della scatola cranica

Sviluppo embrionale del SN Nei Mammiferi si ha un enorme sviluppo del prosencefalo

Il prosencefalo

Il sistema limbico

Il cervello: 2 solchi e 4 lobi Il cervello occupa l’80% del volume dell’encefalo umano. E’ diviso in due emisferi cerebrali, destro e sinistro, che comunicano tra loro per mezzo di una larga fascia di fibre nervose, che costituisce il corpo calloso. Sulla superficie del cervello si distinguono due profonde scissure o solchi: il solco centrale ed il solco laterale. Esse dividono ogni emisfero in 4 lobi: frontale, parietale, temporale e occipitale.

Sostanza grigia e sostanza bianca Esternamente il cervello è rivestito da uno strato di sostanza grigia, costituita prevalentemente dai corpi cellulari dei neuroni. Tale strato, detto corteccia cerebrale, ha uno spessore variabile tra 1,5 e 4 mm e contiene circa 10 miliardi di neuroni, oltre a numerose cellule gliali. La corteccia è un prodotto dell’evoluzione piuttosto recente: i pesci e gli anfibi, infatti, ne sono privi; nei rettili e negli uccelli è molto rudimentale; nei mammiferi meno evoluti è quasi liscia e solo nei primati forma numerose pieghe e circonvoluzioni, che raggiungono il massimo sviluppo nell’uomo, consentendo così di aumentarne l’area senza aumentare il volume. Sotto la sostanza grigia, è presente la sostanza bianca, costituita prevalentemente dagli assoni dei neuroni. Nel midollo spinale la sostanza grigia è invece situata all’interno e assume una tipica forma a farfalla (detta H grigia), ed è circondata all’esterno da una serie di fasci di fibre nervose che nell’insieme costituiscono la sostanza bianca.

Ogni lobo una funzione Ciascun lobo svolge funzioni differenti. Il lobo frontale è associato alla ideazione, alla progettazione e all’azione, infatti dall’area situata subito davanti al solco centrale, detta corteccia motoria, partono gli stimoli destinati ai muscoli scheletrici. Il lobo parietale è implicato nella sensibilità, e in particolare nel tatto. L’area situata subito dietro al solco centrale costituisce la corteccia sensitiva, che è coinvolta nella ricezione degli stimoli tattili, del gusto, della temperatura e del dolore provenienti dalle varie parti del corpo. Il lobo temporale si occupa sia delle emozioni sia di alcuni aspetti della memoria e comprende la corteccia uditiva, centro di elaborazione dei segnali. Nel lobo occipitale è situata la corteccia visiva: a ogni regione della corteccia corrisponde un punto preciso della retina, che nell’occhio percepisce gli stimoli luminosi.

Corteccia motoria e corteccia sensitiva

Broca e Wernicke: 2 aree localizzate solo nell’emisfero sinistro L’area di Broca controlla l’articolazione del linguaggio ed è localizzata proprio davanti a quella regione della corteccia motoria che controlla il movimento dei muscoli delle labbra, della lingua, della mandibola e delle corde vocali. L’area di Wernicke, invece, è implicata nella comprensione del linguaggio. Tali aree nel 65% dei mancini e in un 10% circa dei destrimani si trovano nell’emisfero destro. La loro localizzazione non è pertanto univocamente prestabilita, ma avviene durante lo sviluppo del cervello stesso, nei primi anni di vita. Nei bambini che presentano lesioni nell’emisfero sinistro, l’emisfero destro può assumere le funzioni di quello menomato, permettendo normali capacità di linguaggio..Tale possibilità di recupero è inversamente proporzionale all’età in cui il danno si verifica.

Il mesencefalo Il mesencefalo nell’uomo è una struttura molto ridotta. Comprende la gran parte della formazione reticolare ed è implicato nella coordinazione dei movimenti dell’occhio con gli altri movimenti, ma non nella visione che ha sede nella corteccia cerebrale. La formazione reticolare è costituita da una rete di neuroni che corre lungo tutto il rombencefalo e arriva fino al prosencefalo. Tutti i sistemi sensoriali dell’organismo sono collegati con questa formazione, che discrimina gli stimoli importanti da quelli poco significativi, filtrandoli prima di inviarli alla corteccia cerebrale. È grazie a tale struttura che noi durante il sonno possiamo ad esempio rimanere indifferenti di fronte a un forte rumore, come lo sferragliare di un treno al quale siamo abituati, e sobbalzare invece per il trillo di una sveglia. La formazione reticolare mantiene la corteccia cerebrale in stato di allerta, la riporta allo stato di coscienza, inoltre regola i cicli di sonno e veglia.

Il rombencefalo Il rombencefalo comprende il cervelletto, il ponte e il midollo allungato. Il cervelletto è per grandezza la seconda parte dell’encefalo umano e svolge l’importantissimo compito di coordinare i movimenti del corpo regolando le contrazioni muscolari. Molte attività motorie che svolgiamo in maniera quasi automatica, come camminare, scrivere, suonare uno strumento vengono devolute dal cervello al cervelletto. Anche il cervelletto è diviso in due emisferi (emisferi cerebellari) e presenta esternamente uno strato di corteccia, costituito da sostanza grigia. Il ponte mette in comunicazione i due emisferi cerebellari, coordinando così i movimenti delle due parti del corpo, e fa parte del sistema della formazione reticolare. Inoltre sembra avere influenza sulle varie fasi del sonno e sulle transizioni sonno-veglia. Il midollo allungato può essere considerato come un prolungamento del midollo spinale e come quest’ultimo è costituito esternamente da sostanza bianca e internamente da quella grigia. In esso sono presenti alcuni centri che regolano importanti funzioni della vita vegetativa (respiro, ritmo cardiaco, pressione sanguigna, riflesso della deglutizione).

Il midollo spinale Il midollo spinale è un lungo cordone nervoso del diametro di circa 2,5 cm che si estende dalla base dell’encefalo al bacino, racchiuso all’interno della colonna vertebrale che lo protegge. Al suo interno presenta un canale (canale ependimale) contenente il liquido cefalorachidiano. Tale canale si prolunga anche all’interno dell’encefalo, dove forma una serie di cavità allargate dette ventricoli. L’insieme dei canali è inoltre in comunicazione con lo spazio compreso tra la pia madre e l’aracnoide. Al contrario del cervello, nel midollo spinale la sostanza grigia è situata all’interno e assume una tipica forma a farfalla (detta H grigia), ed è circondata all’esterno da una serie di fasci di fibre nervose che nell’insieme costituiscono la sostanza bianca.

Le funzioni del midollo spinale Il midollo spinale svolge due importanti funzioni: • contiene i circuiti nervosi che consentono i riflessi incondizionati (arco riflesso); • controlla la trasmissione dei segnali tra il cervello e il resto del corpo.

Il midollo spinale: le radici dorsali e ventrali Dalle porzioni dorsale e ventrale del midollo spinale hanno origine rispettivamente le radici dorsali e quelle ventrali, che si uniscono poi a formare i nervi spinali. Le radici dorsali sono formate dagli assoni dei neuroni sensitivi, i cui corpi cellulari sono situati esternamente al midollo, in una serie di gangli detti gangli delle radici dorsali. Le radici ventrali sono costituite dagli assoni dei neuroni motori, i cui corpi cellulari sono contenuti nella parte ventrale dell’H grigia. I due tipi di neuroni sono collegati da un neurone di associazione, che provvede anche a inviare stimoli all’encefalo

L’arco riflesso a) Lo stimolo dolorifico arriva attraverso un neurone sensitivo alle corna posteriori del midollo spinale. b) Un neurone di associazione trasmette lo stimolo a un neurone motorio. Contemporaneamente lo stimolo è trasmesso anche all’emisfero cerebrale della parte opposta. c) Il neurone motorio trasmette l’impulso ai muscoli del braccio. In alcuni casi neuroni sensitivi e motori comunicano direttamente (arco riflesso monosinaptico), come nel riflesso patellare (l’estensione della gamba in seguito alla percussione del ginocchio con un martelletto).

Il sistema nervoso periferico (SNP) Il sistema nervoso periferico è costituito dai nervi, fasci di assoni che partendo dal sistema nervoso centrale raggiungono tutti gli organi e i tessuti del corpo. I nervi hanno origine da due tipi di neuroni: • i neuroni motori, che trasportano gli impulsi dal sistema nervoso centrale verso l’esterno; • i neuroni sensitivi, che trasportano gli impulsi dalla periferia verso l’interno. I nervi vengono distinti in cranici e spinali.

I nervi cranici I nervi cranici hanno origine nei nuclei di sostanza grigia situati alla base dell’encefalo e fuoriescono direttamente dal cranio, attraverso specifici forellini delle ossa. Essi sono 12 paia (12 a destra e 12 a sinistra); tra i più importanti, ricordiamo l’olfattivo, l’ottico, il trigemino (cosiddetto perché si divide in tre branche: una per la mandibola, una per la mascella e una per la fronte), lo statoacustico e il vago che discende fino al cuore, ai polmoni e alla parte superiore dell’apparato digerente.

I nervi spinali I nervi spinali hanno origine nella sostanza grigia del midollo spinale, e sono nervi misti in quanto sono formati da fibre sia sensitive sia motorie. Se ne contano 31 paia che fuoriescono dagli spazi presenti tra le vertebre (fori intervertebrali) e che spesso s’intrecciano dando origine a dei plessi nervosi.

Sistema nervoso somatico e autonomo Il SNP si suddivide in sistema nervoso somatico e sistema nervoso autonomo. Il sistema nervoso somatico controlla i muscoli scheletrici, che sono sotto il diretto controllo della volontà. In esso i neuroni motori hanno solamente un effetto stimolante. Il sistema nervoso autonomo controlla il tessuto muscolare liscio, il cuore e le ghiandole e non è sotto il controllo della volontà. In esso i neuroni motori possono sia stimolare sia inibire gli organi bersaglio e una volta usciti dal sistema nervoso centrale formano, in corrispondenza di un ganglio, delle sinapsi con altri neuroni motori, che a loro volta innervano gli organi bersaglio, costituendo la cosiddetta via a due neuroni. In tale sistema possiamo perciò distinguere due tipi di neuroni motori, quelli pregangliari e quelli postgangliari. Sistema nervoso simpatico e parasimpatico Il sistema nervoso autonomo è suddiviso a sua volta in simpatico (toraco-lombare) e parasimpatico (cranio-sacrale).

Simpatico e parasimpatico Nel parasim-patico i corpi cellulari sono situati nelle regioni basale dell’encefalo e sacrale del midollo spinale e la sinapsi si trova in gangli situati in prossimità dell’organo bersaglio o addirittura al suo interno, e quindi lontani dal sistema nervoso centrale. Nel simpatico i corpi cellulari dei neuroni motori sono localizzati nelle regioni toracica e lombare del midollo spinale e la sinapsi tra il neurone pregangliare e quello postgangliare si trova in una serie di gangli situati in prossimità del sistema nervoso centrale (catena gangliare del simpatico).

Regolazione mediante funzioni antagoniste Simpatico e parasimpatico svolgono in genere funzioni antagoniste: là dove il simpatico stimola un organo effettore, il parasimpatico lo inibisce e viceversa. La maggior parte degli organi interni, infatti, è controllata da entrambi i sistemi. Il sistema nervoso simpatico è stato definito come il sistema dell’emergenza: stimola organi come il cuore, che accelera il suo battito, i bronchi, che si dilatano, e il fegato, che libera glucosio, mentre inibisce organi come lo stomaco. Il sistema parasimpatico ha invece un effetto opposto (recupero), diminuendo la frequenza del battito cardiaco, facendo restringere i bronchi e stimolando la salivazione e l’attività delle ghiandole digestive.

Per contattare l’autore: boccardiv@yahoo.it Tutte le immagini e i testi,quando non diversamente indicato, sono tratti da: V. Boccardi, “Moduli di Biologia PER LA RIFORMA – Volume B: Anatomia e fisiologia del corpo umano – Ecologia”, pagine 280, La Scuola, 2011 Per contattare l’autore: boccardiv@yahoo.it Sito: www.vincenzoboccardi.altervista.org