Arco riflesso - fisiologia

Scritto da Fabrizio Crisafulli.
Pubblicato il 05-12-2012 Revisionato il 02-12-2022
Fabrizio Crisafulli

Laureato in biologia, curo da oltre quindici anni siti di informazione scientifica.

Tavola dei contenuti: Animale spinale e arco riflesso - Riflesso patellare - Riflesso polisinaptico

L'arco riflesso o arco riflesso spinale è il tipo di via nervosa, di natura riflessa e involontaria, più semplice. L'arco riflesso è costituito da un recettore, un neurone afferente, un modulo d'integrazione, un neurone efferente e un bersaglio. La semplicità dell'arco riflesso rende possibile una elevata velocità di trasmissione dell'impulso nervoso sia in ricezione sia in risposta. È possibile classificare un arco riflesso in monosinaptico o polisinaptico in base al numero di sinapsi coinvolte tra i neuroni afferenti e i neuroni efferenti.

Le cause che possono instaurare una reazione ad arco riflesso sono molteplici e riguardano la stimolazione di appositi neuroni sensoriali capaci di percepire il calore, lo stiramento o la pressione. I recettori rappresentano il punto d'ingresso di qualsiasi evento riflesso e portano l'informazione nervosa sia ai neuroni efferenti, normalmente collegati a un muscolo oppure a una ghiandola e - tramite un secondo canale - ai centri di controllo superiori. L'encefalo, tuttavia, interviene più lentamente rispetto alla risposta autonoma perché ha un intervallo temporale di risposta molto più grande.

Il meccanismo di risposta riflesso è di tipo involontario poiché non interviene il sistema nervoso centrale con la sua capacità di elaborare lo stimolo e, successivamente, modulare una risposta. Indipendentemente dall'origine dello stimolo la risposta sarà sempre svincolata dal controllo dell'encefalo.

Il modello di studio dell'arco riflesso, preso in considerazione a causa della sua semplicità, è concentrato sul riflesso da stiramento del fuso neuromuscolare, ad esempio nell'evento del riflesso patellare.

Arco riflesso
Schematizzazione di un generico sistema nervoso ad arco riflesso nel quale un neurone sensoriale trasduce lo stimolo che viene veicolato al midollo osseo. Da qui origina il neurone di risposta che fa viaggiare l'impulso nervoso verso il bersaglio.

Animale spinale e arco riflesso

Lo studio dell'arco riflesso fu possibile grazie a numerosi esperimenti scientifici e alla successiva analisi delle risposte a livello di un animale spinale. Il soggetto di studio fu, inizialmente, una rana alla quale veniva allontanata la parte dell'encefalo. La rana fu di prima scelta grazie a una sua particolarità: è un anfibio capace di operare la doppia respirazione effettuata tramite i polmoni e la cute.

Dopo la separazione dell'encefalo, l'animale entrava nella fase di shock spinale durante la quale mostrava una totale perdita di risposta riflessa, seguita da atonia muscolare. Dopo un periodo di tempo più o meno variabile, la rana decapitata riprendeva il tono muscolare, particolarmente visibile a livello degli arti. La stimolazione, postuma allo shock spinale, veniva regolarmente recepita dall'animale che, ad esempio, rispondeva allo stimolo dorsale con la contrazione dei muscoli degli arti. Era, dunque, chiaro che non era l'encefalo a mediare la reazione riflessa.

La prova definitiva del ruolo del midollo nell'arco riflesso fu ottenuta con la semplice distruzione del midollo stesso, mediante un ago inserito nella sede midollare. La rana, dopo questo trattamento, perdeva totalmente il tono muscolare ne non era più responsiva agli stimoli che, in precedenza, determinavano il movimento degli arti.

Riflesso patellare

Il riflesso patellare è un arco riflesso monosinaptico. È utilizzato come esempio di arco riflesso e come test diagnostico per valutare una prima funzionalità del sistema nervoso. Il riflesso si attua a seguito di un colpo direzionato al tendine rotuleo, in un paziente con gamba piegata a livello del ginocchio. Questo tipo di impatto determina lo stiramento del muscolo quadricipite femorale. Nel muscolo è presente il fuso neuromuscolare, che è un recettore da stiramento. La contrazione del quadricipite determina uno stimolo dei fusi neuromuscolari presenti che, a loro volta, rispondono con potenziale d'azione ripetuto del tempo. I potenziali sono trasmetti da un neurone afferente.

Il neurone arriva a livello del centro di controllo, rappresentato dal midollo spinale, nel quale entra dalle radici posteriori per far sinapsi con più neuroni efferenti, i quali, a loro volta, conducono l'informazione verso il muscolo. La presenza di una diramazione, all'interno del midollo, non devo deviare l'attenzione sul fatto che il riflesso patellare è monosinaptico che si considera tale poiché tutti i neuroni efferenti arrivano, senza a loro volta fare sinapsi, sul muscolo.

La presenza di più diramazioni efferenti ha una spiegazione funzionale giacché lo spostamento dell'arto si compie sia con la contrazione del quadricipite sia con il rilassamento dei muscoli della coscia.

Riflesso patellare
Recettore Fuso neuromuscolare
Neurone afferente Afferenza delle fibre intrafusali
Centro di controllo Midollo spinale
Neurone efferente Motoneurone
Bersaglio Muscolo scheletrico

Recettore sensoriale nell'arco riflesso monosinaptico

Il fuso neuromuscolare, o in generale il recettore sensoriale, è il primo livello di percezione dell'informazione esterna. Lo stimolo è trasdotto in un potenziale graduato. La somma dei potenziali graduati può essere tale da raggiungere il valore soglia e, di conseguenza, innescare il potenziale d'azione.

Riflesso polisinaptico

Il riflesso polisinaptico è di natura difensiva o nocicettiva. Nel riflesso polisinaptico tra il neurone afferente e il neurone efferente sono presenti più interneuroni. La presenza di un numero maggiori di sinapsi determina una minore velocità di risposta dal momento della captazione dello stimolo alla risposta effettiva.

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