Il sistema nervoso rappresenta un complesso insieme organizzato che ha il compito di trasmettere informazioni da e verso la periferia del corpo, memorizzare eventi, gestire le emozioni e regolare il funzionamento su qualsiasi livello di complessità dell'organismo. Per questo motivo è utile classificare il sistema nervoso in due grandi sistemi: il sistema nervoso centrale (SNC) e il sistema nervoso periferico. Ciascun insieme ha caratteristiche in comune ma possiede funzioni e finalità diverse. Assieme al sistema endocrino ha il compito di regolare, in modo preciso, l'attività metabolica dell'intero organismo.
Dal punto di vista strutturale, il sistema nervoso è formato da decine di miliardi di cellule specializzate che sono interconnesse tra loro: i neuroni. Ogni neurone è capace di ricevere un impulso e di trasmetterlo in base a numerosi fattori. Alcuni neuroni amplificano l'informazione che proviene dall'impulso, mentre altri la riducono. Queste complesse interazioni formano dei veri e propri circuiti capaci di elaborare informazioni molto complesse e fornire, praticamente in tempo reale, delle risposte.
Il sistema nervoso centrale rappresenta il vero e proprio centro di controllo delle funzioni volontarie e involontarie. Il sistema nevoso periferico, invece, ha compito di coordinazione e di percezione. Ambedue i sistemi lavorano in stretta coordinazione in modo tale da fornire risposte adeguate agli stimoli sia esterni sia interni.
L’unità funzionale del sistema nervoso è il neurone che rappresenta una cellula molto specializzata per il transito dell’informazione sotto forma d’impulso elettrico. Le cellule gliali coadiuvano il funzionamento neuronale, fornendo un supporto metabolico e strutturale. Le cellule di Schwann sono cellule gliali presenti nel sistema nervoso periferico che avvolgono, con uno strato mielinico, i neuroni con il compito di isolarli dal resto del tessuto e di velocizzare la trasmissione dell’impulso. Una cellula di Schwann avvolge un singolo neurone ad eccezione di un tratto: nei nodi di Ranvier. In questo segmento, i neuroni presentano la faccia neuronale esposta, in altre parole senza la guaina mielinica.
Neuroni e associazione di neuroni
Il neurone è l'unità funzionale del sistema nervoso. Ciascun neurone è specializzato nella trasmissione di segnali e nella propagazione degli stessi verso altri neuroni. La natura di questi segnali è duplice poiché il segnale può essere elettrico o chimico. Nella trasmissione del segnale nervoso i due tipi di segnalazione sono strettamente intimi tra loro: la trasmissione elettrica apre le porte alla trasmissione chimica e viceversa. Per comprendere il meccanismo elettrochimico attraverso il quale i neuroni trasmettono i segnali è necessario analizzare tre differenti aree: neurone pre-sinaptico, neurone post-sinaptico e spazio sinaptico.
Il neurone pre-sinaptico riceve un impulso, normalmente da un altro neurone oppure da un sistema di trasduzione (alcuni neuroni sono, ad esempio, specializzati per percepire degli stimoli esterni quali stimoli meccanici, termici o chimici). In risposta a ciò scarica nello spazio sinaptico o sinapsi dei neurotrasmettitori, solitamente dopamina o acetilcolina che sono recepiti da un neurone post-sinaptico. Quest'ultimo neurone, a sua volta, trasmette l'informazione a un altro neurone, a una ghiandola oppure a una fibra muscolare.
Direzione della trasmissione dell'impulso nervoso dal neurone pre-sinpatico (presinapsi) verso il neurone post-sinaptico (postsinapsi) attraverso lo spazio sinaptico.
I neuroni, inoltre, possono essere di tipo afferente quando trasmettono stimoli somatici o viscerali al sistema nervoso centrale. I neuroni di tipo efferente, viceversa, trasmettono informazioni dal sistema nervoso centrale. Gli interneuroni rappresentano la maggior parte dei tipi cellulari neuronali, poiché sono i neuroni posti in serie tra loro per la conduzione dell’impulso elettrico.
Canali
Il neurone trasmette l’informazione sotto forma di segnale elettrico, in altre parole mediante una variazione del potenziale di membrana. Questo meccanismo è messo in atto grazie all’entrata di ioni capaci di modificare le capacità elettrochimiche della cellula a livello dei due versanti di membrana. L’ingresso degli ioni è determinato da due tipi di canali, definiti genericamente con il termine di canali ionici.
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Presenti a livello dei dendriti e del corpo cellulare i canali ligando dipendenti si aprono quando un ligando si lega in una porzione della proteina. Il ligando, in questo caso, può essere considerato come un messaggero.
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I canali voltaggio dipendenti sono fondamentali per la genesi del potenziale di azione. La logica di apertura è determinata da una variazione del potenziale di membrana. I canali voltaggio dipendenti per il sodio e per il calcio sono presenti a livello del monticolo assonatico, da dove generano l’impulso elettrico, e a livello del terminale assonico da dove, in risposte al precedente impulso, si aprono rilasciando il neurotrasmettitore a livello del bottone sinaptico.
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Classificazione dei canali
Classificazione centrale e periferica
La classificazione del sistema nervoso tiene conto della posizione degli organi e del loro ruolo funzionale. Il sistema nervoso centrale è spazialmente separato dal sistema nervoso periferico; allo stesso tempo, le funzioni dei due sistemi nervosi sono molto diverse. La specializzazione del sistema nervoso periferico, sotto una luce evoluzionistica, ha fornito un vantaggio ai vertebrati superiori poiché possono contare su una evoluzione di un sistema ancestrale.
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Formato dall’encefalo e dal midollo spinale ha il compito di registrare ed elaborare tutti gli stimoli inviati dal sistema nervoso periferico.
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Afferente
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Coordina i muscoli e le ghiandole, indipendentemente dalla volontà.
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Efferente
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Coordina i muscoli e le ghiandole in modo volontario.
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Classificazione del sistema nervoso
Sistema nervoso e omeostasi
Uno tra i compiti primari del sistema nervoso è quello di mantenere l'omeostasi. Le informazioni inerenti allo stato di un organo, ad esempio riguardanti l'osmolarità, vengono elaborate in modo autonomo dal sistema nervoso che produce specifiche risposte che coadiuvano l'organismo nel rientrare all'interno dei parametri fisiologici.
Sistema nervoso centrale
Il sistema nervoso centrale comprende la corteccia cerebrale, il diencefalo che origina strutture fondamentali, il tronco encefalico e il midollo spinale.
Schematizzazione longitudinale del sistema nervoso centrale.
Corteccia cerebrale
La corteccia cerebrale è contenuta nella scatola cranica e appare come un tessuto fortemente ripiegato. La corteccia cerebrale è suddivisa in due distinti emisferi, chiamati emisferi cerebrali sinistro e destro.
Diencefalo
Il diencefalo è una parte embrionale dell'encefalo che origina, nell'individuo adulto e formato, il talamo e l'ipofisi due organi che hanno un ruolo fondamentale nella regolazione di numerosi parametri omeostatici; gli organi funzionano in modo strettamente associato, difatti si identificano, generalmente, con il termine di asse ipotalamico-ipofisario.
Tronco encefalico
Il tronco encefalico è una importante struttura posizionata tra il diencefalo e il midollo spinale. È formata dal bulbo, dal ponte di Varolio e dal mesencefalo.
Midollo spinale
Il midollo spinale, pur facendo parte del sistema nervoso centrale, è localizzato fuori dalla teca cranica, protetto dalla colonna vertebrale. A livello del midollo spinale avvengono le connessioni tra il sistema nervoso centrale e quello periferico. La grande importanza del midollo spinale si apprezza a seguito della comparsa di patologie o traumi; se viene meno la funzionalità del midollo, infatti, le vie della sensibilità o le vie motorie vengono compromesse.
Sistema nervoso periferico
Il sistema nervoso periferico, spesso abbreviato con l'acronimo SNP, instrada le informazioni dalla periferia verso il sistema nervoso centrale, nelle cosiddette vie della sensibilità o vie ascendenti e opera il lavoro inverso, in altre parole mediante le vie motorie o discendenti, traduce l'informazione dal sistema nervoso centrale verso gli organi bersaglio, ad esempio i muscoli.
I nervi fanno parte del sistema nervoso periferico e si uniscono a formare macrofibre nervose, chiamate generalmente fasci o cordoni.
Degradazione del sistema nervoso
La formazione di nuovi neuroni prende il nome di neurogenesi. Il sistema nervoso degli animali superiori, uomo compreso, è tra i pochi sistemi biologici che non si rinnova, se non in piccole aree. La produzione umana di neuroni si ferma subito dopo la fase pre-adolescenziale. La neurogenesi estesa nel tempo è esclusivamente determinata dalla formazione di nuovi neuroni olfattivi e di cellule nervose dell'ippocampo. Questa strada, di recente scoperta, è ancora poco chiara; tuttavia, in futuro, potrebbe portare a interessanti studi per estendere la neurogenesi a molte altre zone del sistema nervoso centrale. La possibilità di formare una rete neuronale attiva potrebbe, ad esempio, rimpiazzare la perdita di tessuto nervoso derivante da malattie importanti, quali i tumori, oppure da eventi normalmente invalidanti quali possano essere i traumi, le infezioni, gli ictus o gli aneurismi.
Durante l'adolescenza e nei periodi successivi si assestano le comunicazioni neuronali e si assiste, progressivamente, alla perdita di cellule nervose che non verranno mai più rimpiazzate. Questo meccanismo di perdita è compensato da una migliore efficienza globale dell'intera rete neuronale capace di creare nuove connessioni.
In alcuni casi, a volte patologici, i neuroni perdono progressivamente la propria funzionalità. I motivi della distruzione dei neuroni sono svariati. In alcuni casi l'abuso di sostanze tossiche, tra cui alcuni farmaci e alcune sostanze stupefacenti possono portare alla progressiva perdita di funzionalità del neurone. In altri casi, di natura genetica, le strutture che formano la cellula nervosa perdono la propria efficacia e di fatto determinano il malfunzionamento di parte del sistema nervoso.
Malattie del sistema nervoso
Le patologie a carico del sistema nervoso sono molte e possono essere invalidanti se coinvolgono la perdita di importanti frazioni di tessuto nervoso. Le malattie nervose possono essere classificate nei seguenti insiemi:
- Infiammazioni.
- Tumori.
- Difetti nella neurotrasmissione sinaptica.
- Malattie genetiche.
- Malattie autoimmuni.
Le malattie dell'encefalo sono molto gravi poiché, se coinvolgono nuclei particolari di cellule nervoso, si traducono in alterazioni della percezione, alterazioni della vista, incapacità di parlare e incapacità di deambulare. Alcune malattie hanno un decorso molto lento, come ad esempio la sclerosi multipla mentre alte possono avere una velocità di espansione molto diversa, come avviene nel caso dei tumori.
Protezione del sistema nervoso
Il sistema nervoso necessita di essere protetto anche meccanicamente. La maggior parte del sistema nervoso centrale è protetta dal cranio e dalle strutture di sostegno intracraniche chiamate genericamente meningi. Il sistema nervoso periferico ha un ruolo meno vitale rispetto al sistema nervoso centrale; tuttavia, è protetto dalla cute e dai tessuti intracutanei tra cui il grasso e il muscolo.
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