Introduzione alla neurofisiologia: neurone, impulso nervoso e sinapsi

Introduzione

Introduzione microscopica Neurone formato da:

• Corpo o soma o pirenoforo; rappresenta, insieme ai dendriti, la porzione recettoriale.
• Dendriti, possono essere lisci o avere un aspetto dentellato per via delle spine dendritiche. L'informazione nei dendriti viaggia in modo centripeto, verso il corpo. Diminuiscono di calibro verso la loro parte distale.
• Assone; rappresenta il segmento di conduzione. Solitamente singolo (rare eccezioni come cellule della retina con 2 o 3 assoni), lunghezza variabile. Prende origine dal soma in corrispondenza del monticolo assonico (un rilievo), a cui fa seguito il cono di emergenza (segmento iniziale privo di rivestimento mielinico e ricco di canali ionici). L'informazione negli assoni viaggia in modo centrifugo Mantengono un calibro costante lungo il loro decorso. Non emette ramificazioni, salvo saltuarie collaterali con lo stesso diametro che originano ad angolo retto. Termina con un insieme di ramificazioni chiamato telodendro; ogni ramificazione termina con un bottone sinaptico, piccolo rigonfiamento. Il telodendro rappresenta il segmento di trasmissione

RER e Golgi si trovano nel corpo cellulare, mentrede vescicole si spostano grazie al trasporto anterogrado (corpo cellulare -- > estremità assone) e al trasporto retrogrado (viceversa, permette riciclo di vescicole). Trasporto retrogrado è veloce; si serve della dineina. Trasporto anterogrado può essere sia veloce (si serve della chinesina) Che lento (per diffusione). Informazione = impulso nervoso. L'impulso si genera a livello del monticolo assonico e percorre tutto l'assone. Eccitazione trasferita poi ad altri neuroni tramite sinapsi.

Differenza di potenziale

1. A riposo ddp -80mV.
2. Con stimolo fisico/chimico si arriva a -55mV, inducendo apertura dei canali ionici del segmento iniziale ed entrata di ioni positivi.
3. Ddp +40mV appena generata si propaga lungo tutta la membrana come un'onda.
4. Pompe ioniche reinstaurano condizioni di riposo.

Pompe= Sistemi proteici di membrana che trasportano ioni contro gradiente, utilizzando ATP. Canali ionici = pori proteici che permettono il transito selettivo di ioni in accordo con il loro gradiente (sono passivi). Possono essere regolati da voltaggio (es. segmento iniziale assone) o da ligando (es. nelle membrane post-sinaptiche, dove il legando è il neurotrasmettitore). Si parla di sommazione degli effetti nel momento in cui giungono contemporaneamente centinaia di impulsi alla stessa cellula. Non tutte le sinapsi sono eccitatorie: non tutte provocano una depolarizzazione. Estremità terminali dell'assone spesso sono espanse a formare i bottoni sinaptici. Sinapsi può essere:

• Chimica. Il potenziale di azione si propaga fino al bottone sinaptico, dove induce apertura canali Ca2+: lo ione entra e promuove così l'esocitosi del neurotrasmettitore dal versante del bottone sinaptico adiacente al neurone successivo. Neurotrasmettitore rilasciato nel vallo sinaptico (spazio fra membrana pre- e postsinaptica); poi si lega al recettore della membrana postsinaptica. Destino del neurotrasmettitore inattivazione o ricaptazione da parte del bottone sinaptico e riciclo.
• Elettrica; più semplice, meno modulabile. Sono gap junctions, collegano citoplasma di due cellule contigue, quindi correnti ioniche attraversano trasmettendo depolarizzazione al neurone adiacente

Recettori sulla membrana postsinaptica

• Recettori accoppiati a canali ionici regolati da ligando. Si aprono quando neurotrasmettitore (ligando) lega il recettore-canale, che quindi si apre e permette il flusso di cationi. Permettono una risposta immediata e breve. A seconda del tipo di canale ionico, si hanno:
  • Sinapsi eccitatorie, i canali ionici sono per cationi, quindi entrano cariche positive che causano depolarizzazione.
  • Sinapsi inibitorie; i canali ionici sono per anioni, quindi inducono un'iperpolarizzazione (-82mV, -83mV) che allontana il valore soglia, rendendo più difficile la generazione di un potenziale d'azione. Servirà uno stimolo più forte per eccitare il neurone. Più importante il recettore del neurotrasmettitore, perché quest'ultimo può essere usato con funzione inibitoria o eccitatoria a seconda dei recettori.
• Recettori accoppiati a proteine G; creano un secondo messaggero nel neurone che va ad aprire un canale ionico. Permettono una risposta più lenta ma duratura.

Classificazione morfologica sinapsi

• (tipo di Gray; asimmetriche, l'addensamento (=ispessimento) della membrana presinaptica è inferiore di quello della membrana postsinaptica. Sono eccitatorie.
• Il tipo di Gray; simmetriche e inibitorie.

Classificazione topografica sinapsi

• Assodendritiche; sulla parte liscia dei dendriti.
• Assospinose; sulle spine dendritiche.
• Assosomatiche; sul corpo cellulare.
• Assoassoniche; tra bottoni sinaptici, perché il resto dell'assone è rivestito di mielina e quindi non c'è spazio fisico per far avvenire la sinapsi.
• Bottone di passaggio (bouton en passant); assone presenta lungo il suo decorso una piccola dilatazione con addensamenti vescicolari.
• Dendrodendritiche, sono rare.
• Dendrosomatiche; sono rare.

Neurotrasmettitori sostanze variabili. Principali sono acetilcolina (neuroni che la producono definiti colinergici), glicina (neuroni glicinergici) e dopamina (neuroni dopaminergici). I neurotrasmettitori attivano il neurone che si trova a valle, mentre i neuromodulatori sono sostanze co- secrete che possono solo intensificare o inibire l'azione del neurotrasmettitore, Con impulso nervoso di frequenza bassa vengono rilasciati solo i neurotrasmettitori; con frequenza elevata, invece, dalle pareti laterali del bottone sinaptico vengono rilasciati i neuromodulatori, che quindi operano in maniera più sottile.

Classificazione morfologica neuroni

• Bipolari; assoni e dendriti originano dal corpo cellulare e si allontanano in direzioni opposte. L'assone non comincia nella sede di origine del corpo cellulare, ma in corrispondenza del segmento in cui ci sono i canali ionici che danno origine al potenziale, a variabile distanza.
• Pseudounipolari; hanno un solo prolungamento che parte dal corpo cellulare e si divide a T, dando origine a un prolungamento con funzione dendritica e uno con funzione assonica:
  • Prolungamento periferico (ramo centrifugo) che raccoglie informazioni. È Chiamato dendrite assonico, dato che trasporta l'impulso verso il corpo cellulare. L'impulso, tuttavia, non raggiunge mai il corpo ma prosegue nel prolungamento centrale.
  • Prolungamento centrale (ramo centripugo), che convoglia l'informazione verso il SNC. Morfologicamente i due prolungamenti sono un singolo assone, dato che mantengono un calibro uniforme e sono mielinizzati lungo tutto il loro decorso. I canali ionici che danno origine al potenziale di azione Si concentrano nella parte distale del prolungamento periferico. Neuroni pseudounipolari sono situati nei gangli periferici e sono protoneuroni (cellule sensitive primitive).
• Multipolari; dal corpo cellulare originano numerosi dendriti e un assone. Nei neuroni multipolari la componente funzionale dell'assone corrisponde a quella morfologica.

Classificazione funzionale neuroni

basata sul comportamento dell'assone:

• Neuroni del I tipo di Golgi o cellule principali o cellule di proiezione. Presentano assone molto lungo che si proietta in zone molto distanti.
• Neuroni del II tipo di Golgi o internuciali o interneuroni. AAssone molto breve, sono funzionali a circuiti locali: connettono neuroni vicini fra loro.

Polarizzazione dinamica: dendriti trasmettono eccitazione al corpo cellulare e l'assone la trasmette al neurone successivo.

Tipologie di circuiti neuronali

• Circuito lineare eccitatorio, neurone A eccita B che eccita C.
• Inibizione anterograda, A eccita B che inibisce C. Più A è in funzione, più il circuito è inibito.
• Disinibizione; A e B neuroni inibitori, C eccitatorio. A inibisce B, che smette così di inibire C.

Circuiti neuronali possono presentare

• Divergenza; informazione neurone diverge ed eccita un grande numero di neuroni a valle, sia vicini che a distanza.
• Convergenza; singolo neurone è il bersaglio di più neuroni, anche distanti da esso. In questo caso, il neurone può essere eccitato più facilmente.

Facilitazione = stato intermedio tra quiescenza ed eccitazione. Se ad esempio un neurone richiede 3 input sinaptici per eccitarsi, ricevendone solo 2 non genera il potenziale d'azione ma si pone in uno stato pre- eccitato: basterà un solo altro stimolo per eccitarsi.

Circuiti di inibizione

• Feedback; neurone A eccita neurone B, il quale ha un assone che si porta ad un altro neurone e una collaterale che si porta verso il neurone inibitorio C. Il neurone B, così, eccita un altro neurone e inibisce se stesso. Si differenzia dal feedforward per velocità di inibizione: 'inibizione avviene dopo due impulsi nervosi (due ritardi sinaptici)
• Feedforward, neurone A eccita simultaneamente neurone B e C (inibitorio). Quindi neurone B ha il tempo di inviare l'impulso, poi viene inibito. L'inibizione avviene dopo un solo impulso nervoso (un ritardo sinaptico).
• Inibizione laterale; tipica delle vie sensitive cutanee. Il neurone a monte eccita quello a valle e inibisce, attraverso appositi circuiti, i neuroni limitrofi a quest'ultimo. Si aumenta quindi il contrasto, permettendo di indentificare con precisione lo stimolo sensoriale sulla cute.

Circuiti di amplificazione sono rappresentati da un numero sempre più vasto di neuroni, che convergono poi su un singolo neurone in uscita.

• Amplificazione riverberante; neurone A eccita neurone B, che con il suo assone torna su A. Non si instaura un processo senza fine perché vi sono tanti altri neuroni che potrebbero inibirlo.

Introduzione generale

Sistema nervoso conosce ed integra stimoli provenienti dall'esterno, per poi elaborare risposte effettrici volontarie o involontarie. Esistono neuroni sensitivi, neuroni motori e interneuroni. Gli interneuroni sono i più numerosi e costituiscono tutte le tappe del circuito neurale, tranne quella iniziale (neurone sensitivo) e finale (neurone motorio); hanno ramificazioni per ridistribuire informazioni sensoriali a più elementi motori.

SN comprende

• SNC o nevrasse. Si compone di encefalo (nella cavità cranica) e midollo spinale (nel canale vertebrale), in continuità fra loro. L'encefalo è composto da:
  • Cervello. Costituito da:
    • Telencefalo comprende due espansioni laterali simmetriche chiamate emisferi telencefalici, separati da una scissura impari e mediana. Riceve informazioni di natura cosciente.
    • Diencefalo; parte più profonda, in asse e cranialmente rispetto al tronco encefalico.