Sistema nervoso

Sistema nervoso

 In anatomia, apparato deputato alla ricezione degli stimoli esterni e interni all'organismo, alla loro elaborazione e alla produzione di una risposta. Inoltre, al sistema nervoso sono associate funzioni psichiche complesse, come la memoria, l'apprendimento e le emozioni. Viene indicato più spesso con il termine "sistema" poiché gli organi che lo compongono sono formati tutti da tessuto nervoso, la cui unità fondamentale è il neurone.

Si distingue un sistema nervoso centrale (SNC) e un sistema nervoso periferico. Il primo è composto dall'encefalo e dal midollo spinale; il secondo è formato dai nervi. I nervi hanno la funzione di mettere in collegamento le diverse parti del corpo con il SNC; grazie alle loro terminazioni, mediante le quali prendono contatto con i recettori sensoriali, ricevono continuamente informazioni dall'esterno e dall'interno, e le inviano al midollo spinale e all'encefalo affinché gli stimoli siano elaborati. Dal SNC parte quindi la risposta, che può consistere, ad esempio, nella stimolazione della contrazione di un muscolo, o dell'attività secernente di una ghiandola, o nell'evocazione di un ricordo.

Il sistema nervoso periferico, a sua volta, può essere distinto in sistema nervoso somatico e sistema nervoso autonomo o vegetativo, responsabili rispettivamente delle risposte volontarie e involontarie dell'organismo.

Il sistema nervoso autonomo è formato da due sezioni con azioni antagoniste. La sezione simpatica (toracico-lombare) stimola il cuore, fa dilatare i bronchi e contrarre le arterie e inibisce l'apparato digerente, preparando l'organismo all'azione fisica. La sezione parasimpatica (craniosacrale) esercita, invece, effetti opposti, preparando l'organismo all'alimentazione, alla digestione e al riposo.

Il tessuto nervoso è composto principalmente da neuroni. Queste particolari cellule trasmettono le informazioni sotto forma di impulsi elettrici, ossia di modificazioni della distribuzione delle cariche elettriche che normalmente si trovano sulla superficie interna ed esterna della membrana cellulare. La propagazione degli impulsi permette lo svolgimento delle funzioni tipiche del sistema nervoso.

Nel tessuto nervoso si trovano anche cellule che non hanno una funzione prettamente nervosa: le cellule della nevroglia. Queste forniscono supporto e protezione ai neuroni, ai quali veicolano anche sostanze nutritive. Alcune cellule della nevroglia, gli astrociti, sembrano essere coinvolte nel meccanismo di regolazione del rilascio dei neurotrasmettitori, molecole che hanno un ruolo nel passaggio dell'impulso da una cellula nervosa all'altra.

Gli impulsi nervosi costituiscono una modalità di trasmissione di segnali che si basa sull'alterazione del normale equilibrio di cariche elettriche presenti sulla superficie interna e quella esterna della membrana cellula.

La membrana cellulare di tutte le cellule risulta polarizzata a causa della ripartizione di cariche elettriche di segno diverso tra le due facce della membrana: le cariche elettriche negative si accumulano verso l'interno e quelle positive verso l'esterno. Tale differenza di carica elettrica genera una differenza di potenziale, che prende il nome di potenziale di membrana a riposo. La membrana, per tali proprietà elettriche, viene definita polarizzata.

Il potenziale di riposo è in gran parte dovuto alla disuguale distribuzione di ionisodio (Na⁺) e potassio (K⁺) tra l'interno e l'esterno del neurone: all'interno della cellula vi sono più ioni K⁺, mentre all'esterno si trovano più ioni Na+. Questa differenza di carica è mantenuta dalla cosiddetta pompa sodio-potassio, che si trova nella membrana cellulare e che trasporta attivamente (cioè consumando l'energia contenuta nelle molecole di adenosina trifosfato,, ATP) all'esterno ioni Na⁺ e all'interno ioni K⁺.

All'interno del neurone vengono conservate grosse molecole a carica negativa (solitamente proteine), che non possono diffondere liberamente attraverso la membrana e che aumentano la carica negativa esistente all'interno della cellula. Dato che gli ioni Na⁺ hanno una carica positiva e vengono trasportati attivamente fuori dal neurone, all'esterno della membrana cellulare si sviluppa una carica positiva. All'interno viene, invece, pompato un numero di ioni K⁺ insufficiente a neutralizzare gli ioni a carica negativa presenti nella cellula e così si produce una carica negativa. Ciò stabilisce un gradiente di concentrazione attraverso la membrana, con gli ioni K⁺ che tendono a fuoriuscire dalla cellula e gli ioni Na⁺ che vengono attirati verso l'interno. La membrana presenta una permeabilità molto maggiore a K⁺ che a Na⁺ e quindi la pompa sodio-potassio deve lavorare molto per mantenere una concentrazione corretta di questi ioni (e una carica) su entrambi i lati della membrana.

Tutte le cellule dell'organismo, dunque anche i neuroni, possiedono una membrana polarizzata; quando a un neurone viene applicato uno stimolo che raggiunge una potenza adeguata, le proprietà della membrana cambiano, ed essa diventa molto più permeabile allo ione sodio Na⁺: questo ione, quindi, entra rapidamente nella cellula e produce una carica netta positiva all'interno del neurone. Ciò provoca un cambiamento del potenziale elettrico della membrana, che si depolarizza. Quando una quantità sufficiente di ioni Na+ è entrata nella cellula, in modo da invertire completamente il potenziale e da avere all'interno una carica netta positiva invece che negativa, si raggiunge una condizione che prende il nome di potenziale d'azione. La parte esterna della porzione di membrana, ora negativa, invia una corrente elettrica che stimola la membrana circostante ancora a riposo, con la porzione esterna ancora carica positivamente. Questa corrente locale stimola la porzione adiacente della membrana del neurone a depolarizzarsi in modo analogo, e questo evento si ripete lungo tutta la membrana della cellula, trasmettendo, così, l'impulso nervoso lungo tutto l'assone.

Le dimensioni del potenziale d'azione sono autolimitate, poiché una concentrazione interna elevata di Na⁺ induce il pompaggio all'esterno prima di K⁺ e poi di Na⁺, ripristinando la carica negativa all'interno della membrana cellulare e, quindi, il potenziale di membrana: in altre parole, in meno di un millesimo di secondo il neurone si ripolarizza e dopo un lasso di tempo brevissimo, chiamato periodo di refrattarietà, il neurone è in grado di ripetere il processo.

Questo processo di conduzione continua ha luogo solo nelle fibre amieliniche, poiché la guaina mielinica che avvolge le altre fibre nervose forma intorno all'assone uno strato isolante, che non permette il passaggio della corrente elettrica. Nelle fibre mieliniche la depolarizzazione si verifica a livello dei nodi di Ranvier, con l'impulso nervoso che viene condotto saltando successivamente da un nodo all'altro lungo il nervo. Questa forma di conduzione dell'impulso, più rapida della conduzione continua, si chiama conduzione saltatoria.

La velocità di spostamento di un impulso lungo un nervo dipende dall'intensità dello stimolo e dalle proprietà del nervo stesso. L'impulso nervoso si produce solo quando lo stimolo, derivante, ad esempio, da un recettore sensoriale, raggiunge un determinato valore-soglia, e a quel punto la risposta è di tipo 'tutto o nulla', cioè si produce indipendentemente dall'intensità dello stimolo. Il protrarsi dello stimolo stesso, però, determina poi una diminuzione della capacità di risposta della fibra nervosa, cioè questa reagisce per valori-soglia di quello stimolo più alti: questo fenomeno prende il nome di assuefazione. La velocità effettiva della conduzione è determinata dal diametro e dal grado di mielinizzazione della fibra nervosa. Le fibre con un grosso diametro e dotate di guaina mielinica conducono gli impulsi più rapidamente delle fibre più piccole e amieliniche.

La sinapsi è la struttura che comprende la terminazione dell'assone di un neurone (neurone presinaptico) e quella di un dendrite di un neurone adiacente (neurone postsinaptico). Quando l'impulso viene condotto da un neurone alla cellula di un muscolo o di una ghiandola, la sinapsi prende il nome di giunzione, rispettivamente, neuromuscolare o neuroghiandolare.

L'estremità di un assone è arrotondata a formare un bottone sinaptico; essa è separata dal dendrite adiacente da un breve spazio intersinaptico. Quando un impulso elettrico raggiunge il bottone sinaptico, esso provoca lo spostamento di ioni calcio nella terminazione nervosa. Questo fenomeno stimola piccole sacche racchiuse da una membrana (vescicole sinaptiche), presenti nel citoplasma in prossimità del bottone sinaptico e contenenti neurotrasmettitori, cioè sostanze prodotte dal neurone stesso e trasportate per tutta la lunghezza della cellula fino in prossimità della sinapsi. La stimolazione delle vescicole ne determina il movimento verso la membrana cellulare dell'assone e la loro fusione con essa. I neurotrasmettitori presenti nelle vescicole vengono, quindi, liberati nello spazio intersinaptico, dove si legano a recettori specializzati sulla superficie del neurone adiacente. Questo fenomeno costituisce uno stimolo che provoca la depolarizzazione della cellula adiacente, e ciò innesca in questo neurone un potenziale d'azione.

A livello della sinapsi, l'impulso può muoversi in una sola direzione: verso la cellula che deve essere stimolata e non in senso contrario. I neurotrasmettitori si distinguono in eccitatori o inibitori a seconda che stimolino o inibiscano il neurone postsinaptico. Nel secondo caso le interazioni trasmettitore-recettore aumentano la negatività del potenziale di membrana (iperpolarizzazione), rendendo più difficile per il neurone postsinaptico generare un potenziale d'azione. Ciascun neurone può formare sinapsi con uno o più neuroni e la risposta netta di un neurone postsinaptico è determinata dalla somma e dall'integrazione di tutti i segnali eccitatori e inibitori che riceve.

La durata di uno stimolo proveniente da un neurotrasmettitore è limitata dalla scissione di queste sostanze nella sinapsi e dal loro riassorbimento da parte del neurone che le ha prodotte. In passato si credeva che ogni neurone producesse un solo tipo di neurotrasmettitore, mentre studi recenti hanno dimostrato che alcune cellule sono in grado di sintetizzarne due o più tipi.

La neurologia si occupa dello studio e della cura dei disturbi del sistema nervoso, mentre la psichiatria si occupa dei disturbi del comportamento che hanno una natura funzionale. La divisione tra queste due specialità mediche non è, tuttavia, netta, in quanto i disturbi neurologici si manifestano spesso sotto forma di fenomeni sia organici che mentali.

Le malattie del sistema nervoso comprendono alcune malattie genetiche e metaboliche, i, i disturbi vascolari, le malattie degenerative (tra cui il morbo di Parkinson, il morbo di Alzheimer, le malattie da stress e i tumori, e interessano i neuroni o le altre cellule del tessuto nervoso.

I disturbi vascolari, come l' emorragia cerebrale o altre forme diictus, sono tra le cause più comuni di paralisi e di altre complicazioni neurologiche. Alcune malattie presentano una peculiare distribuzione geografica o per età: ad esempio, la sclerosi multipla è una malattia degenerativa frequente nelle zone temperate, mentre è rara ai tropici.

Il sistema nervoso è soggetto a infezioni provocate da una grande varietà di batteri, parassiti e virus. Ad esempio, il botulismo, la brucellosi, il tetano, la difterite sono patologie causate da batteri, e la è provocata da un parassita, il tripanosoma; la meningite è un'infiammazione delle meningi che può essere provocata da molti agenti patogeni diversi, mentre la rabbia è dovuta all'infezione di un unico ceppo virale.

Alcuni virus responsabili di disturbi neurologici colpiscono solo alcune parti del sistema nervoso: il virus responsabile della poliomielite colpisce generalmente il midollo spinale, mentre i virus che provocano l'encefalite attaccano il cervello.

Le infiammazioni del sistema nervoso prendono il nome dalla parte colpita. La mielite è un'infiammazione del midollo spinale, la nevrite è l'infiammazione di un nervo che può essere provocata non solo da un'infezione, ma anche da un avvelenamento, dall'alcolismo o da un trauma. Di solito, i tumori che originano nel sistema nervoso sono formati, a seconda della parte del sistema nervoso colpita, da tessuto meningeo o da cellule di nevroglia (il tessuto di sostegno); altri tipi di tumori possono, invece, diffondersi al sistema nervoso o invaderlo a partire da altre parti del corpo. In alcuni disturbi del sistema nervoso, come la nevralgia, l'emicrania e l'epilessia, non esistono prove dell'esistenza di un danno organico. Un altro disturbo neurologico, la paralisi cerebrale infantile, è associato a un danno subito prima, durante o dopo il parto.