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Sistema nervoso

 

Descrizione

Ogni espressione della nostra personalità, ossia pensieri, speranze, sogni, desideri, emozioni, sono funzioni derivanti del sistema nervoso. Il sistema nervoso è, per così dire, l'hardware attraverso il quale sperimentiamo noi stessi, in quanto individui inconfondibili, e per mezzo del quale interagiamo con l'ambiente che ci circonda. Come un computer, il nostro sistema nervoso analizza dati che provengono da diversi luoghi e distribuisce informazioni a molte sedi remote.

Anche il computer più sofisticato non può vantare l'incredibile complessità di circuiti, di correlazioni, di centri di elaborazione e di vie di informazione posseduta dal sistema nervoso, in particolare quello della specie umana.

Il sistema nervoso è la sede dell'assunzione, elaborazione e trasmissione delle informazioni relative a tutto il corpo umano, in altre parole è il sistema di regolazione delle funzioni corporee. Il sistema nervoso comprende tutto il tessuto nervoso del nostro organismo; il tessuto nervoso trasporta informazioni ed istruzioni da una regione del corpo ad un'altra.

 

Le funzioni del sistema nervoso comprendono:

fornire sensazioni sull'ambiente interno ed esterno;

integrare le informazioni sensoriali;

coordinare le attività volontarie e involontarie;

regolare e controllare le strutture e gli apparati periferici.

Il tessuto nervoso comprende due distinte popolazioni cellulari: le cellule nervose o neuroni e le cellule di sostegno o neuroglia (o nevroglia). Le cellule di sostegno isolano i neuroni e forniscono una rete di sostegno; sono più numerose dei neuroni e costituiscono circa la metà del volume del sistema nervoso. I neuroni sono invece i responsabili del trasferimento e dell'elaborazione delle informazioni nel sistema nervoso.

Per sistema nervoso si intende dunque un'unità morfo-funzionale caratterizzata da un tessuto altamente specializzato nell'elaborazione di segnali bioelettrici.

Il sistema nervoso è organizzato anatomicamente in:

Sistema Nervoso Centrale (SNC) comprende il cervello e il midollo spinale,

Sistema Nervoso Periferico (SNP) comprende i nervi cranici che derivano dal cervello e i nervi spinali emergenti dal midollo spinale con i gangli.

Nell'uomo adulto, il cervello pesa mediamente da 1,3 a 1,4 Kg. Il cervello contiene circa 100 bilioni* di cellule nervose (neuroni) e trilioni** di "cellule di supporto", chiamate glia.

Il midollo spinale è lungo circa 43 cm nella donna adulta e 45 cm nell'uomo adulto e pesa circa 35-40 g. La colonna vertebrale, la serie di ossa (della schiena) che ospita il midollo spinale, è lunga circa 70 cm, così che il midollo spinale è molto più corto della colonna vertebrale.

(*) Un bilione equivale a 1.000.000.000.000, o 1012;

(**) Un trilione equivale a 1.000.000.000.000.000.000 o 1018;

 

Suddivisione

Sistema Nervoso Centrale

Il Sistema Nervoso Centrale è suddiviso in due parti principali:

Cervello;

Midollo spinale.

Il cervello è composto da sostanza grigia e da sostanza bianca. Il suo interno è formato principalmente da una sostanza bianca, avvolta esternamente da uno strato di sostanza grigia, la corteccia cerebrale:

- la sostanza bianca è costituita da fibre mieliniche, oligodendrociti, astrociti fibrosi e cellule di microglia. Il colore bianco è dato dalla mielina;

- la sostanza grigia contiene il soma (corpo cellulare), fibre amieliniche e mieliniche, astrociti protoplasmatici, oligodendrociti e cellule di microglia.

Nelle sezioni trasverse di midollo spinale la sostanza bianca è localizzata all'esterno e la sostanza grigia all'interno, ove assume una forma ad H. Nel tratto centrale dell'H si trova una cavità, il canale centrale, residuo del tubo neurale tappezzato di cellule ependimali. Il tubo neurale è una struttura presente negli embrioni dei Cordati, da cui si origina il Sistema Nervoso Centrale. Di forma cilindrica e munito di cavità centrale, il tubo neurale deriva da una regione ispessita dell'ectoderma, la piastra neurale, attraverso un processo detto neurulazione.

La sostanza grigia forma le corna anteriori dell'H contenente neuroni motori dai quali si originano le radici ventrali dei nervi spinali. Anche le corna dorsali dell'H sono di sostanza grigia che ricevono fibre sensitive dai neuroni dei gangli spinali:

Il corno anteriore è formato da neuroni responsabili delle funzioni motorie (motoneuroni α e motoneuroni γ);

mentre il corno posteriore è dato da neuroni adibiti alla funzione sensitiva soprattutto tattile e dolorifica.

Il SNC è protetto dal cranio e dalla colonna vertebrale e inoltre da membrane di tessuto connettivo dette meningi. Dalla più esterna le meningi sono:

Dura madre;

Aracnoide;

Pia madre.

 

Sistema Nervoso Periferico

Il Sistema Nervoso Periferico si suddivide in due parti principali:

Sistema Nervoso Somatico responsabile delle risposte volontarie;

- Sistema Nervoso Autonomo, o Vegetativo, responsabile delle risposte involontarie.

Il Sistema Nervoso Somatico è costituito da fibre nervose periferiche che inviano informazioni sensitive al Sistema Nervoso Centrale e fibre nervose motorie che si portano ai muscoli scheletrici.

Il Sistema Nervoso Autonomo è suddiviso in due parti ad azione antagonista:

Simpatico (toracico - lombare);

Parasimpatico (craniale - sacrale).

Il Sistema Nervoso Autonomo controlla la muscolatura liscia dei visceri e le ghiandole.

 

Sistema Nervoso Simpatico

Il Simpatico nasce nel midollo spinale; stimola il cuore, dilata i bronchi, contrae le arterie e inibisce l'apparato digerente, prepara l'organismo all'attività fisica. Qui, i corpi cellulari del primo neurone (il neurone pregangliare) sono localizzati nei tratti toracico e lombare. Gli assoni che originano da questi neuroni si portano ad una catena di gangli situata ai due lati della colonna vertebrale (la catena gangliare latero-vertebrale). Nella catena gangliare, la maggior parte dei neuroni contrae sinapsi con un altro neurone (il neurone post-gangliare). Il neurone post-gangliare proietta quindi al "bersaglio": un muscolo (liscio o cardiaco) o una ghiandola.

Nel sistema simpatico le fibre pregangliari sono brevi, mentre le postgangliari sono lunghe. 

 

Sistema Nervoso Parasimpatico

È chiamato Sistema Autonomo cranio-sacrale poiché fa capo ai nuclei viscero-motori dei nervi encefalici e alle colonne viscero effettrici sacrali. Il Parasimpatico è un sistema che predispone all'alimentazione, alla digestione, al sonno e al riposo. I centri del Parasimpatico si trovano nel tronco encefalico e nella parte sacrale del midollo spinale. Nel tronco encefalico vi sono i nuclei per l'innervazione di ghiandole salivari, nasali, lacrimali e di tutti gli organi fino alla flessura sinistra del colon che rappresenta il punto di confine tra intestino medio e intestino caudale. In questo sistema i rami pregangliari sono lunghi e raggiungono i gangli di poco esterni o interni all'organo da innervare (per questo le fibre postgangliari sono molto corte). Nel cuore, il Parasimpatico ha il compito di diminuire i battiti cardiaci, la pressione, e provocare una vasocostrizione delle arterie del cuore (le coronarie). Una costrizione coronaria determina un minore apporto di sangue al cuore. Nel tratto digerente, il Vago rappresenta il Parasimpatico e agisce provocando la peristalsi e, a livello gastrico, la secrezione di HCl.

 

Sistema Nervoso Enterico

Il Sistema Nervoso Enterico è un intrigo di fibre nervose che innerva i visceri (tratto gastrointestinale, pancreas, cistifellea). Nei vari organi questo agisce tramite i plessi (plesso mioenterico e plesso sottomucoso).

 

Neuroni, nervi e barriera emato-encefalica

Neuroni

Sono le cellule responsabili della ricezione e della trasmissione degli impulsi nervosi da e verso il SNC. I neuroni possono essere divisi in tre zone (deve essere considerata anche la parte terminale dove avviene la sinapsi):

un corpo cellulare o soma: assicura le funzioni vitali del neurone e integra i segnali elettrici provenienti dai dendriti. Viaggiando lungo i dendriti, i segnali confluiscono al corpo cellulare del neurone che, comportandosi come un centro di integrazione, li "interpreta" e "decide" se produrre un potenziale d'azione, il segnale elettrico di uscita (output) del neurone. Provvisto dell'assortimento di organuli simile a quello di qualsiasi altra cellula, il corpo cellulare sintetizza anche proteine, lipidi e carboidrati, e coordina inoltre le attività metaboliche della cellula;

dei prolungamenti detti dendriti: sono ramificazioni che si estendono dal corpo della cellula nervosa, specializzati nel rispondere ai segnali provenienti da altri neuroni o dall'ambiente esterno. La loro forma ramificata offre un'ampia superficie alla ricezione dei segnali. I dendriti dei neuroni sensoriali sono dotati di speciali adattamenti della membrana che consentono loro di rispondere a stimoli ambientali specifici come la pressione, gli odori, la luce o il calore. Nei neuroni del cervello e del midollo spinale, i dendriti rispondono ai neurotrasmettitori chimici liberati da altri neuroni. Essi sono dotati di recettori proteici di membrana che si legano a neurotrasmettitori specifici e inviano, come risultato di quel legame, segnali elettrici;

- un unico prolungamento detto neurite o assone: trasporta a destinazione i segnali elettrici generati dal corpo cellulare. In un neurone tipico, l'assone, che è una fibra lunga e sottile, si protende dal corpo cellulare, facendo del neurone la cellula più lunga del corpo umano. Singoli assoni, per esempio, si estendono dal midollo spinale alle dita dei piedi, coprendo una distanza superiore a un metro. Gli assoni costituiscono le linee di distribuzione lungo le quali si propagano i potenziali d'azione in direzione centrifuga verso le estremità del neurone. Come i trefoli di fili ritorti di un cavo elettrico, gli assoni sono per lo più avvolti in un fascio di nervi. A differenza dei cavi per il trasporto dell'elettricità, in cui si verifica una dissipazione di energia nel tragitto tra la centrale e l'utente, la membrana plasmatica degli assoni riesce a far pervenire alle estremità del neurone potenziali d'azione di intensità immutata;

- i terminali sinaptici: i terminali sinaptici comunicano con altri neuroni, muscoli e ghiandole. I segnali vengono trasmessi ad altre cellule a livello dei terminali sinaptici, che appaiono come rigonfiamenti delle estremità ramificate degli assoni. La maggior parte dei terminali sinaptici contiene una sostanza chimica specifica, detta neurotrasmettitore, che viene liberata in risposta a un potenziale d'azione che percorre l'assone. I terminali sinaptici di un neurone possono comunicare con una ghiandola, con un muscolo con dendriti o con un corpo cellulare di un secondo neurone, in modo che il segnale in uscita (output) della prima cellula diventi segnale in entrata (input) per la seconda.

I neuroni sono classificati in quattro tipi sulla base della loro forma:

neuroni unipolari (possiedono un unico prolungamento e sono molto rari nei vertebrati);

neuroni bipolari (presentano un singolo assone e un singolo dendrite. Si trovano nell'epitelio olfattivo della mucosa nasale);

neuroni pseudounipolari (presentano un unico prolungamento che parte dal soma, dopo un breve tratto si biforca in due rami disposti a T, uno che entra nel SNC e l'altro che raggiunge la periferia);

neuroni multipolari (dotati di più prolungamenti uno dei quali è l'assone e gli altri i dendriti).

Possono essere classificati anche sulla base della loro funzione:

neuroni sensitivi (afferenti), sono specializzati nella ricezione di impulsi sensoriali sulla loro terminazione dendritica e a trasmetterli al SNC per la elaborazione;

neuroni motori o motoneuroni (efferenti), si originano dal SNC e portano gli impulsi ai vari organi e cellule, muscolari, ghiandolari e altre cellule nervose;

interneuroni: si trovano nel SNC e hanno la funzione di collegare e di integrare le cellule nervose sensitive e motorie per formare una rete di circuiti nervosi. Il loro numero è stato elevato dall'evoluzione del sistema nervoso.

Ogni neurone deve adempiere cinque funzioni fondamentali:

ricevere informazioni (input) dall'ambiente esterno o interno, oppure da altri neuroni;

integrare le informazioni ricevute e produrre un'adeguata rispost a in forma di segnale (output);

condurre il segnale al suo terminale di uscita;

trasmettere il segnale ad altre cellule nervose, ghiandole o muscoli;

coordinare le proprie attività metaboliche, mantenendo l'integrità della cellula.

 

Nervi 

Le fibre nervose consistono di assoni neuronali avvolti da particolari guaine di origine ectodermica. Gruppi di fibre nervose costituiscono i fasci dell'encefalo e del midollo spinale e i nervi periferici. Si incontrano differenze nelle guaine che avvolgono gli assoni a seconda che le fibre facciano parte del SNC o del SNP. Nel tessuto nervoso adulto la maggior parte degli assoni è avvolta da pieghe singole o multiple di una cellula di rivestimento inguainante, rappresentata dalla cellula di Schwann nelle fibre del SNP e dall'oligodendrocito nelle fibre dl SNC. Negli invertebrati e nei vertebrati minori gli assoni possono rigenerare dopo una rottura traumatica. Nei mammiferi il fenomeno è meno comune ed è ristretto ai nervi periferici. Le cellule di Schwann sono le maggiori responsabili di questa rigenerazione. 

La funzione metabolica e di supporto dei neuroni è svolta dalle cellule di nevroglia anche dette cellule gliali. Sono in grado di recuperaregli ioni e i prodotti del metabolismo dei neuroni, come il potassio, il glutammato e altro che si accumula attorno ai neuroni. Partecipano al metabolismo energetico dei neuroni liberando glucosio dai loro depositi di glicogeno. Gli astrociti delle zone periferiche del SNC formano uno strato cellulare continuo attorno ai vasi sanguigni costituendo probabilmente la barriera emato-encefalica. La barriera emato-encefalica è semipermeabile, si lascia attraversare da alcune sostanze, ma non da altre. Nelle maggior parte del corpo, i vasi ematici più piccoli, i capillari, sono ricoperti soltanto da cellule endoteliali. Normalmente, fra le cellule endoteliali esistono piccoli spazi che consentono a molte sostanze di muoversi facilmente attraverso la parete dei capillari stessi. Ma, nel cervello, le cellule endoteliali sono molto attaccate le une alle altre (complessi di giunzione) e le varie sostanze non possono attraversare la parete capillare. Le cellule gliali (astrociti) si dispongono a formare uno strato continuo intorno ai capillari cerebrali. Sembra, però, che gli astrociti non siano essenziali per costituire la barriera emato-encefalica, ma sarebbero importanti per il trasporto degli ioni dal cervello al sangue. La barriera emato-encefalica ha le seguenti funzioni:

Proteggere il cervello da "sostanze estranee" presenti nel sangue, che potrebbero danneggiarlo;

Proteggere il cervello da ormoni e neurotrasmettitori liberati per agire in altre parti del corpo;

Mantenere un ambiente costante per il cervello.

Proprietà generali della barriera emato-encefalica:

Le grosse molecole non passano attraverso la barriera;

Le molecole scarsamente solubili nei lipidi non penetrano nel cervello. Le molecole solubili nei lipidi (come i barbiturici e l'alcool) attraversano, invece, molto bene la barriera;

Le molecole con elevata carica elettrica sono rallentate.

La barriera emato-encefalica può essere annullata o ridotta dalle seguenti cause:

Ipertensione;

Sviluppo: la barriera non è completamente formata alla nascita;

Iperosmolarità : una sostanza presente nel sangue ad elevata concentrazione può attraversarla;

- Microonde;

Radiazioni;

Infezioni;

Traumi, Ischemia, Infiammazioni.

 

Cellule del Sistema nervoso 

Cellule di nevroglia

il numero delle cellule di nevroglia è 10 volte più alto rispetto a quello dei neuroni;

conservano la capacità di dividersi per tutta la vita;

non sono coinvolte nella conduzione nervosa;

si dividono in cellule localizzate nel SNC (astrociti, oligodendrociti che formano la macroglia, la microglia e le cellule ependimali) e in quelle localizzate nel SNP (cellule di Schwann).

 

Astrociti (SNC) 

Si conoscono due tipi di astrociti:

astrociti protoplasmatici, presentinella sostanza grigia del SNC;

- astrociti fibrosi, presenti nella sostanza bianca del SNC.

 

Oligodendrociti (SNC)

-  sono simili ai dendrociti, ma più piccoli e con meno prolungamenti;

sono presenti sia nella sostanza grigia che in quella bianca;

si distinguono due tipi:

---- Oligodendrociti interfascicolari: presenti fra i fasci di assoni, responsabili della formazione e del mantenimento della guaina mielinica attorno agli assoni. Sono simili alle cellule di Schwann, ma mentre queste ultime sono in grado di avvolgere un singolo assone, gli oligodendrociti avvolgono più assoni contemporaneamente;

---- Oligodendrociti satelliti: sono strettamente adese al corpo cellulare dell'assone. La loro funzione non è nota.

 

Cellule ependimali (SNC)

-  derivano dal rivestimento interno del tubo neurale e formano un epitelio cubico o cilindrico ciliato alle volte, con la funzione di muovere il liquido cerebrospinale;

rivestono la cavità dei ventricoli cerebrali ed il canale del midollo spinale;

alcune di loro si modificano nei ventricoli partecipando alla formazione dei plessi coroidei, responsabili della formazione del liquido cerebrospinale.

 

La microglia (SNC)

il corpo cellulare è piccolo, di forma ellittica, il nucleo ha forma allungata con l'asse maggiore parallelo a quello del corpo cellulare. Si riconoscono poiché le altre cellule hanno nuclei tondi;

possiedono prolungamenti brevi ramificati. Alcune di loro hanno capacità fagocitaria e costituiscono il sistema fagocitario del tessuto nervoso.

 

Cellule di Schwann (SNP)

si avvolgono attorno agli assoni nel SNP, formando il rivestimento mielinico;

sono appiattite con nucleo piatto, pochi mitocondri e un piccolo apparato di Golgi;

la mielina è costituita dal plasmalemma della cellula che si avvolge più volte attorno all'assone.

 

Guaine mieliniche

 ad intervalli regolari la guaina si interrompe e queste regioni amieliniche si indicano come nodi di Ranvier;

il segmento di fibra compreso fra due nodi di Ranvier successivi si dice internodo o segmento internodale, esso è occupato da una sola cellula di Schwann.

 

La sinapsi e la conduzione dell'impulso nervoso 

Le sinapsi sono siti dove gli impulsi nervosi passano da una cellula presinaptica (neurone) ad un'altra cellula postsinaptica (un neurone, una cellula muscolare o ghiandolare);

Le sinapsi quindi permettono la comunicazione fra neuroni e fra questi e le cellule effettrici.

La trasmissione dell'impulso nervoso può avvenire o elettricamente o chimicamente; si riconoscono quindi due tipi di sinapsi:

Sinapsi elettriche;

Sinapsi chimiche.

 

Sinapsi elettriche

sono poco frequenti nei mammiferi, si incontrano nella retina e nella corteccia celebrale;

sono realizzate tramite giunzioni comunicanti o nexus, che permettono libero flusso di ioni da una cellula all'altra;

quando si realizza fra neuroni si genera flusso di corrente;

la trasmissione dell'impulso è più veloce nelle sinapsi elettriche. 

 

Sinapsi chimiche

rappresentano il modo più frequente di comunicazione fra due cellule nervose;

la membrana presinaptica libera uno o più neurotrasmettitori nelle fessure intersinaptiche, spazi fra la membrana presinaptica della prima cellula e la membrana postsinaptica della seconda cellula;

il neurotrasmettitore diffonde attraverso lo spazio intersinaptico e si lega ai recettori della membrana postsinaptica;

il legame sui recettori scatena l'apertura dei canali ionici che consentono il passaggio di ioni che modificano la permeabilità della membrana postsinaptica ed invertono il potenziale di membrana.

 

Potenziale eccitatorio: quando lo stimolo sulla sinapsi porta la depolarizzazione dellamembrana postsinaptica ad un livello tale da provocare un potenziale d'azione, si parla di potenziale postsinaptico eccitatorio. 

Potenziale inibitorio: quando al contrario uno stimolo della sinapsi porta ad un aumento della polarizzazione si crea un potenziale postsinaptico inibitorio.

 

Tipi di sinapsi chimiche:

sinapsi assodendritiche (fra un assone e un dendrite);

sinapsi assomatiche (fra un assone e un soma);

sinapsi assoassoniche (fra due assoni);

sinapsi dendrodendritiche (fra due dendriti).

 

Cenni sullo sviluppo del sistema nervoso 

Intorno al sedicesimo giorno di vita si forma la placca neurale per differenziazione di cellule di natura ectodermica, che aumentando il loro spessore, diventano cellule neuro-ectodermiche; tale processo di differenziazione si verifica sotto l'azione induttiva della notocorda, che si esplica nell'azione degli antagonisti di BMP (chordin, noggin, follistatin). Con il passare dei giorni, sul piano mediano, a livello della placca neurale, compare un solco (solco neurale) delimitato lateralmente dalle piaghe neurali; le pieghe tendono a sollevarsi, causando indirettamente, l'approfondimento del solco neurale che in questa fase prenderà il nome di doccia neurale. Verso il ventunesimo giorno, le pieghe che delimitano la doccia neurale si fondono sul piano mediano; si ottiene pertanto la chiusura della doccia neurale, che da luogo al tubo neurale. Nei giorni successivi la parte craniale o anteriore del tubo neurale subisce delle modificazioni che comportano la formazione di tre vescicole: il prosencefalo (cervello anteriore), il mesencefalo (cervello medio) e il rombencefalo (cervello posteriore). Giunti al trentaseiesimo giorno di vita, il prosencefalo si divide in due porzioni:

  1. telencefalo (anteriormente) che ampliandosi darà luogo agli emisferi cerebrali

  2. diencefalo (posteriormente) da cui deriveranno il talamo, l'ipotalamo, la neuroipofisi e la retina.

Dal rombencefalo si formano per un processo di segmentazione, otto rombomeri, che daranno luogo al metencefalo (da cui deriveranno ponte e cervelletto) e il mielencefalo (da cui deriva il bulbo o midollo allungato).

Durante la vita intrauterina si formano circa 200.000 neuroni al minuto. Contrariamente, al momento della nascita la duplicazione neuronale si arresta (eccezione fatta per i neuroni olfattivi presenti a livello dell'area olfattiva, posta caudalmente alla lamina cribrosa dell'osso etmoide).

 

Voci correlate

- Tessuto nervoso;

- Anatomia;

- Anatomia umana;

- Istologia;

- Nervo;

 

Tratto da Wikipedia, elaborato e modificato.