Appunti dettagliati di Fisiologia sul sistema nervoso dall'Università Europea di Roma

Fisiologia

Neuroscienze comportamentali e sistema nervoso

Neuroscienze comportamentali --- > studiano il sistema nervoso Sistema nervoso = unità morfofunzionale caratterizzata da tessuto specializzato in elaborazione di segnali bioelettrici Sistema nervoso diviso: · Centrale --- > cervello e midollo spinale · Periferico --- > nervi cranici e spinali (prolungamenti che partono dal cervello e dal midollo)

Neuroni e potenziale d'azione

Neuroni = cellule del sistema nervoso, sono elemento di elaborazione dell'informazione Potenziale d'azione = messaggio portato dal neurone Sinapsi = punto di giunzione fra un neurone ed un altro

Struttura del neurone

Il neurone può avere varie forme, ma tutti i neuroni possiedono 4 elementi fondamentali: · soma --- > contiene il nucleo e gli organelli del neurone · dendriti --- > ramificazioni che partono dal soma e servono a ricevere informazioni dagli altri neuroni · assone --- > lunga struttura cilindrica ricoperta da guaina mielinica che trasporta il potenziale d'azione dal soma ai bottoni terminali · bottoni terminali --- > rigonfiamenti (ramificazioni) della parte finale dell'assoni, il potenziale d'azione quando li raggiunge viene diviso in eguale intensità per tutti i bottoni ed essi secernono una sostanza chimica chiamata neurotrasmettitore che a sua volta passa il messaggio ad un altro neurone creando una fitte rete di legami

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Tipi di neuroni

Neuroni multipolari = hanno un solo assone ma hanno tante ramificazioni dendritiche Neuroni bipolari = hanno un assone e una sola ramificazione dendritica Neuroni unipolari = assone si biforca in due parti , una parte riceve informazione sensoriale , e l'altra ritrasmette al sistema nervoso centrale (cervello)

Soma e organelli

Soma: all'interno vi è il nucleo , vari organelli ecc , contenuti dalla membrana composta di lipidi retificati e proteine con funzione di filtro (alcune cose possono entrare ed altre no). Tutti gli organelli si trovano nel citoplasma (sostanza gelatinosa). Organelli: · mitocondri --- > forniscono energia alla cellula sottoforma di "ATP" · reticolato endoplasmatico : 1. liscio --- > apparto di Golji (produce lisosomi che hanno il compito di ripulire la cellula da componenti morti come un mitocondrio ecc) 2. rugoso --- > contiene i ribosomi (sintesi delle proteine) - nucleo --- > è sferico, ricoperto da membrana cellulare , dentro di esso è contenuto il nucleolo il quale produce i ribosomi e i cromosomi (lunghe catene di DNA che contengono l'informazione genetica del soggetto). Il cromosoma è formato dal "gene" il quale produce mRNA messaggero , che a sua volta porta la copia dell'informazione ai ribosomi , avviando così la sintesi delle proteine Proteine --- > producono enzimi , creano neurotrasmettitori , formano il citoscheletro (scheletro del neurone formato da una rete di filamenti proteici insolubili) , il più importante sono i "microtubuli" (sono i più spessi)

Trasporto assoplasmatico

Trasporto assoplasmatico anterogrado --- > all'interno dei microtubuli la chinesina trasporta il messaggio dal soma ai bottoni terminali , l'energia che permette questo trasporto è l'ATP) Trasporto assoplasmatico retrogado --- > all'interno dei microtubuli dai bottoni terminali viene trasportato il messaggio dalla "dineina", l'energia che permette questo trasporto è l'ATP

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Cellule di sostegno (gliali)

1. microglia --- > sono le più piccole , servono a distruggere ciò che è morto (fagocitosi) e proteggono il cervello da invasori (reazione immunitaria)
2. oligodendrociti --- > formano la guaina mielinica (ciò che riveste l'assone) la quale isola l'assone facendo sì che l'informazione trasportata non si disperda o venga alterata ; i punti in cui non c'è la guaina si chiamano "nodi di Ranvier"
3. astrociti --- > a forma di stella , fa da sostegno fisico ed energetico ai neuroni (mantiene i neuroni vicini fra di loro , e quando è attaccato ad un vaso sanguigno , prende da esso il glucosio , lo trasforma in lattato ed esso viene fornito ai mitocondri formando ATP , o in glicogeno come sostanza di riserva.

Cellule di Schwan e barriera ematoencefalica

Cellule di Schwan --- > svolgono la stessa funzione (guaina mielinica) degli oligodendrociti ma nel sistema nervoso periferico , e inoltre nel caso l'assone si danneggia o muore essi compiono la fagocitosi , e successivamente si dispongono in una seria di cilindri che guidano la ricrescita dei nuovi assoni Barriera ematoncefalica = barriera semipermeabile idrosolubile fra sangue e cervello, essa non è omogenea in quanto nell'area postrema (controlla il vomito) la barriera è più permeabile (funzione di espulsione delle sostanze tossiche come risposta ad esse); le sostanze psicoattive in base alla loro liposolubilità arrivano più o meno tempo ad arrivare al cervello (+liposolubile = meno tempo)

Comunicazione fra neuroni

Riflesso di ritrazione --- > i dendriti di un neurone sensoriale (bipolare) quando percepiscono uno stimolo nocivo (ferro da stiro caldo toccato) , esso produce un potenziale d'azione che viaggia velocemente sull'assone fino alla fine del neurone e rilascia un neurotrasmettitore che eccita un interneurone che a sua volta invia il potenziale d'azione fino al motoneurone (collegato al muscolo) che rilascerà il neurotrasmettitore per far contrarre il muscolo interessato che permetterà immediatamente di ritirare il dito Inibizione --- > stesso procedimento del riflesso di ritrazione ma l'interneurone tramite il neurotrasmettitore inibirà il motoneurone che permetterà di portare la pentola bollente fino ad un piano d'appoggio.

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Assone e potenziale di membrana

Assone: Assone del calamaro gigante è il più grande in natura (diametro 0,5 mm) Potenziale di membrana = differenza di carica elettrica che si trova fra dentro e fuori all'assone Utilizzando un voltimetro collegato con un microelettrode all'assone del calamaro, e uno all'esterno dell'assone (nell'acqua in cui è inserito) scopro che: - Nell'assone la carica elettrica è negativa (il potenziale a riposo è -70 mV) mentre all'esterno l'acqua è positiva Se collego l'assone ad un oscilloscopio, e invio stimoli elettrici all'assone, si noterà che se gli impulsi sono lievi non cambia nulla all'assone, ma se gli impulsi supereranno la soglia di attivazione (-55mV), l'assone diventerà positivo (deporalizza) arriverà fino ai 35-40 Mv, poi altrettanto velocemente riscende fino ad arrivare a -75mV (ipopolarizzazione) e infine riassestarsi al potenziale di riposo dell'assone -70mV

Forze che determinano il potenziale a riposo

La differenza fra dentro e fuori l'assone (potenziale a riposo) è determinata da: - Forza di diffusione --- > ciò che spinge le molecole da regioni ad alta concentrazione (dove ci sono tante molecole) verso quelle a bassa concentrazione (poche molecole) - Pressione elettrostatica --- > la forza di attrazione tra molecole dotate di segno opposto (+ -), oppure forza di repulsione fra molecole dello stesso segno (+ +)

Ioni e trasportatori

Anioni organici --- > si trovano nella cellula e sono prodotti dal soma Ioni potassio (K+) ---> bassa concentrazione fuori dalla cellula, alta concentrazione dentro (controbilanciato perché è positivo) Ioni cloro (Cl-) ---> bassa concentrazione dentro, alta concentrazione fuori Ioni sodio (Na+) ---> alta concentrazione fuori, bassa concentrazione dentro Trasportatori sodio potassio --- > respinge 3 ioni sodio e fa entrare 2 ioni potassio Nel momento in cui c'è uno stimolo, il potenziale d'azione (prodotto dallo stimolo) inibisce momentaneamente i trasportatori sodio potassio, e a quel punto il sodio entra dentro la cellula (per via della forza di diffusione) ed essa viene deporalizzata momentaneamente (in quanto il sodio è positivo, ma dentro la cellula è negativa) mentre il potassio esce (sempre per via della forza di diffusione)

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Canali ionici e legge del tutto o nulla

Canali ionici si aprono per permettere questo passaggio, per poi richiudersi quando il potenziale d'azione termina e si riassesta al potenziale di riposo Se attacchiamo tanti elettrodi sull'assone, noteremo che il potenziale d'azione è uguale per tutto l'assone (legge del tutto o nulla) ma la frequenza di scarica dell'assone varia (legge della frequenza)

Trasmissione sinaptica

Trasmissione sinaptica = passaggio di neurotrasmettitore fra un neurone ed un altro. Il neurotrasmettitore può eccitare, stimolare o inibire il neurone con cui comunica Le sinapsi possono stabilirsi in 3 punti della cellula: - Sinapsi assodendritiche --- > fra un bottone terminale e un dendrite di un altro neurone - Sinapsi assosomatiche --- > fra un bottone terminale e il soma di un altro neurone - Sinapasi assoassoniche --- > fra un bottone terminale e quello di un altro neuro Membrana presinaptica --- > membrana che fornisce il neurotrasmettitore Membrana postsinaptica --- > membrana che riceve il neurotrasmettitore Fessura sinaptica --- > spazio fra le due membrane

Bottoni terminali e vescicole sinaptiche

Bottoni terminali: All'interno dei bottoni terminali ci sono: · mitocondri (in quanto l'attività sinaptica richiede energia) · vescicole sinaptiche: 1. piccole --- > contengono il nuerotrasmettitore, sono prodotte solitamente dall'apparato di Golji a loro volte divise in: I. pronte al rilascio = sono poche e sono le più prossime al rilascio del neurotrasmettitore in quanto sono gia attaccate alla membrana (quando si svuotano vengono riempite di nuovo con altro neurotrasmettitore) II. del pool di riciclo = 10-15% se non bastano quelle pronte al rilascio vengono utilizzate quelle di riciclo (una volta svuotate una parte si fonda con la membrana e un'altra parte viene utilizzata per creare delle nuove vescicole sinaptiche)

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III. pool di riserva = 85-90% se non bastano neanche quelle di riciclo ci sono quelle di riserva (una volta svuotate una parte si fonda con la membrana e un'altra parte viene utilizzata per creare delle nuove vescicole sinaptiche) 2. grandi --- > contengono dei neuromodulatori (fanno viaggi molto più lunghi del neurotrasmettitore) · zona di rilascio --- > regione in cui è rilasciato il neurotrasmettitore

Meccanismo di rilascio del neurotrasmettitore

I neurotrasmettitori si legano ai recettori della membrana postsinaptica del neurone B una volta rilasciati dalla vescicola sinaptica che si trovava nella membrana presinaptica del neurone A Sulla membrana del neurone vi sono delle varie proteine che si incastrano alla membrana presinaptica (composta di proteine) che circonda la vescicola sinaptica. Quando arriva il potenziale d'azione il canale ionico (che si trova sulla membrana presinaptica) si apre e fa entrare il calcio che attaccandosi alle proteine intorno alla vescicola ne modifica la struttura facendo si che la essa si apra e rilasci il neurotrasmettitore che si collegherà ad un recettore, che si trova sulla membrana postsinaptica del neurone B , che a sua volta è collegato ad un canale ionico neurotrasportatore-dipendente , il quale si apre permettendo l'entrata e l'uscita di molecole di potassio, cloro e sodio.

Recettori ionotropici e metabotropici

Recettore ioniotropico --- > apre immediatamente il canale ionico associato quando il neurotrasmettitore lo colpisce Recettore metabotropico --- > quando il neurotrasmettitore lo colpisce attiva una proteina "g" che attiva un enzima che infine passa il potenziale d'azione ad un altro messaggero che apre il canale ionico associato: · Se si apre il canale ionico associato al sodio (CERCA) · Se si apre il canale ionico associato al potassio (CERCA) · Se si apre il canale ionico associato al cloro (CERCA)

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