4. sistema nervoso

Corso di Laurea in Scienze Infermieristiche
Fisiologia del Sistema
Nervoso
Dott.ssa Mariateresa Cacciola

Organizzazione del Sistema
Nervoso
• SISTEMA NERVOSO CENTRALE,
comprendente il cervello ed il midollo spinale
• SISTEMA NERVOSO PERIFERICO,
comprendente tutto l'insieme di nervi che
trasportano gli impulsi da e verso il SNC (interessa
la vita di relazione ed è soggetto o filtrato dalla volontà e dalla
coscienza)
• SISTEMA NERVOSO VEGETATIVO, con
strutture parallele al midollo spinale che
trasmettono impulsi relativi alla stimolazione o
all'inibizione di determinate attività (governa il
funzionamento automatico dell’organismo)

Centrale
Sistema Nervoso
Periferico
Centrale

Ilsistema nervoso centrale è
formato da 7 parti principali:
1)Midollo spinale: riceve
informazioni sensoriali dagli
arti e dagli organi interni e
controlla i motoneuroni
2)Medulla (Midollo Allungato)
3)Pons (Ponte)
4)Cervelletto
5)Midbrain (Mesencefalo)
6)Diencefalo
7)Emisferi cerebrali “ricoperti
dalla corteccia cerebrale
contengono i nuclei della
base, l’ippocampo e l’amygdala

Le cellule del sistema nervoso
L’enorme variabilità e complessità dei comportamenti dipende dal
numero elevato di neuroni (circa 100 miliardi) e dalla complessità
delle interconnessioni (i singoli componenti sono poco diversi fra
loro)
Alcune domande:
1) Che “linguaggio” viene usato nella comunicazione?
2) Come sono interconnessi i neuroni?
3) Che relazione c’e’ fra schemi di interconnessione e
comportamento?
4) Come si modifica il comportamento con l’esperienza?
Il tessuto nervoso è composto da due classi di cellule:
le cellule nervose (neuroni) e le cellule gliali

soma
dendriti
assone
guaina mielinica
terminali pre-sinaptici
Il Neurone
Nel neurone si possono identificare 4 aree morfologiche:
il nucleo (o soma), i dendriti, l’assone e i terminali pre-sinaptici.
I dendriti rappresentano gli “ingressi” del neurone mentre l’assone è l’uscita.
I segnali elettrici trasmessi lungo l’assone (potenziali d’azione o spikes) sono
impulsivi con un’ampiezza di circa 100 mV e con una durata di circa 1 ms.
Il segnale si propaga ad una velocità che varia da 1 a 100 m/s.
L’alta velocità di conduzione è ottenuta per mezzo della guaina mielinica

cellula postsinaptica
synaptic cleft
SINAPSI
cellula presinaptica
Il tipo di informazione trasmessa non è codificata dalla forma
del segnale ma dal “percorso” seguito nel cervello.
Vicino alle terminazioni l’assone si ramifica ed entra in contatto
con altri neuroni.
Il punto di contatto è chiamato sinapsi.
La cellula che invia il segnale è chiamata cellula presinaptica,
quella che riceve è chiamata cellula postsinaptica.
I terminali presinaptici sono degli ingrossamenti dell’assone
che non sono anatomicamente collegati alla cellula
postsinaptica.
Questa separazione è chiamata synaptic cleft.
I neuroni si differenziano quasi esclusivamente per la loro
forma (vale a dire il numero e la forma dei terminali)

Potenziale di membrana a riposo
•Un concetto base : la differenza di Potenziale (ddp)
•Il Neurone è Polarizzato cioè vi è una distribuzione ineguale di Ioni (atomi
con carica positiva o negativa ) tra l’interno e l’esterno della Cellula
•Questa differenza (potenziale) misura 70 milliVolts (mV) ed è espressa con
segno negativo perché la maggiore concentrazione di ioni negativi è
all’interno
•Quindi a riposo la ddp è di -70mV
interno
esterno

Il ruolo del Sodio (Na+) e del
Potassio (k+)
•Sui due lati della membrana : il K è più concentrato all’interno ed il Na è più
concentrato all’esterno
•Questo avviene grazie ad una pompa che scambia facendo uscire il Na ed
entrare il K
•Questa attività richiede energia (ATP)
•Il passaggio avviene attraverso dei cancelli o porte che , a riposo, sono
chiusi
•Questa attività fa sì che all’interno si accumulino solo Ioni K ed all’esterno Ioni
K ed Ioni Na
•Questa differenza di concentrazione crea la differenza di potenziale

Il Potenziale d’Azione
•Quando la Membrana viene eccitata, i cancelli si aprono ed il Na diffonde
all’interno modificando la differenza : adesso avremo più cariche positive
all’interno che all’esterno
•Questo rapido cambiamento di Potenziale viene definito Potenziale
d’azione (si va da -70mV a +30 mV in pochi millisecondi)
•I cancelli si chiudono subito al Na e ricomincia l’attività delle Pompe che
ristabiliscono il Potenziale di Riposo

La conduzione dell’impulso
•Quando si crea un potenziale d’Azione, solo una piccola zona si depolarizza
•La zona adiacente, per una frazione di secondo, presenta una polarità diversa
•Tra le due zone si crea un flusso di elettroni che depolarizza la zona
adiacente
•Così, il Potenziale d’azione si trasmette per continuità lungo l’assone creando
l’impulso nervoso

Il principio di funzionamento del
neurone
Iperpolarizzazione: aumento della polarizzazione (e.g. -90mV)
Depolarizzazione: diminuzione della polarizzazione (e.g. -50mV)
Se, in conseguenza di ciò che avviene sulle sinapsi, il neurone si depolarizza a
valori maggiori di circa -50mV, viene generato un potenziale d’azione.
I potenziali d’azione (o spikes o impulsi nervosi) hanno la stessa forma e
ampiezza.
Il segnale viene codificato nella frequenza di scarica.

Velocità di conduzione:
Gli impulsi di solito viaggiano lungo i neuroni a una velocità da 1 a 120 metri
al secondo .
La velocità di conduzione può essere influenzato da:
•Il diametro di una fibra
•Temperatura
•La presenza o assenza di mielina
La mielina è costituita da particolari cellule ( dette di Schwann) che si
avvolgono a manicotto attorno agli assoni
I neuroni con mielina conducono gli impulsi molto più rapidamente di quelli
senza mielina.

Ruolo della mielina
•Cellule di Schwann si trovano a intervalli regolari lungo il processo
(assoni e, per alcuni neuroni, dendriti)
•Tra i settori di mielina ci sono piccole aree non mielinizzate chiamate:
nodi di Ranvier.
•Il grasso (mielina), funge da isolante, e la membrana assonale rivestita
con mielina non condurre un impulso.
•Così, in un neurone mielinizzato, il Potenziale d’Azione può verificarsi
solo lungo i nodi e, di conseguenza, gli impulsi 'saltano' oltre le aree di
mielina ( andando da nodo a nodo in un processo chiamato “saltatory
conduction”

I tre principali tipi di neuroni sono:
•Neuroni Multipolari sono così denominati
perché hanno molti (multi) processi, che si
estendono dal corpo della cellula: molti dendriti
ed un unico assone. Funzionalmente, questi
neuroni sono sia motori (conducono degli
impulsi che farà in modo che l'attività come ad
es. la contrazione dei muscoli) o di
associazione ( conducano gli impulsi che
permettono la 'comunicazione' tra i neuroni
all'interno del sistema nervoso centrale).
•Neuroni Unipolari, ma hanno un solo
processo che parte dal corpo. Unico ma molto
breve che si divide subito in più processi (un
dendrite più un assone). Sono unipolari i
neuroni sensoriali
•Neuroni bipolari hanno solo due processi -
uno assone & un dendrite. Questi sono anche i
neuroni sensoriali. Per esempio, bipolari sono i
neuroni che si possono trovare nella retina
dell'occhio.
Tipi di Neuroni

Le cellule della glia
Le cellule gliali sono molto più numerose dei neuroni (da 10 a 50
volte) e non hanno una funzione direttamente collegata all’elaborazione e
alla trasmissione.
Hanno le seguenti funzioni:
1) strutturale (elementi di supporto e di separazione fra gruppi di
neuroni)
2) producono la mielina
3) eliminiamo gli “scarti”
4) mantengono la concentrazione degli ioni potassio e producono e
rimuovono neurotrasmettitori.
5) durante lo sviluppo guidano la crescita neuronale

La GLIA
Anche se le cellule gliali NON portano impulsi nervosi (potenziali di
azione),
esse hanno molte funzioni importanti. In realtà, senza glia, i neuroni non
funzionerebbero correttamente!
Funzioni e tipi di Glia
Astrocyte (Astroglia):
Cellule a forma di stelle che forniscono il supporto fisico e nutrizionale
per i neuroni:
1) Ripuliscono il cervello dai "detriti";
2) Trasportano sostanze nutritive ai neuroni;
3) Sostengono i neuroni;
4) Digeriscono parti di neuroni morti;
5) Disciplinano il contenuto dello spazio extracellulare

Microglia: Come gli astrociti, la microglia
digerisce parti di neuroni morti.
Oligodendroglia: Fornisce l'isolamento
(mielina) di neuroni nel sistema nervoso
centrale.
Cellule Satellite : supporto fisico per i neuroni
nel sistema nervoso periferico.
Schwann Cells: Fornire l'isolamento (mielina)
di neuroni nel sistema nervoso periferico.

Organizzazione delle cellule del Tessuto Nervoso
Neurone Astrociti
Oligodendroglia
Microglia

SINAPSI
Le Sinapsi si realizzano tra la parte terminale di un assone
pre-sinaptico & un dendrite o il corpo di un neurone postsinaptico.
La parte terminale dell’assone appare 'gonfio' e pieno di
Vescicole (sinaptiche) che contengono sostanze chimiche
e mitocondri (che forniscono ATP per produrre più
neurotrasmettitore).
Tra la fine del bulbo ed il dendrite (o corpo cellulare)del
neurone post-sinaptico, vi è un divario comunemente
denominato fessura sinaptica.
Quindi, le membrane pre-e post-sinaptiche in realtà non
entrano in contatto. Ciò significa che l'impulso non può
essere trasmesso direttamente.
Piuttosto, l'impulso viene trasmesso attraverso la liberazione
di sostanze chimiche chiamate trasmettitori chimici (o
neurotrasmettitori).

Attività Sinaptica
1. Quando l’impulso arriva al bulbo sinaptico, la membrana diventa più
permeabile al Calcio (Ca) che attiva enzimi capaci di spingere le vescicole
verso la fessura sinaptica.
2. Le vescicole si fondono con la membrana sinaptica e liberano il loro
contenuto (neurostrasmettitore) nella fessura sinaptica
3. Il Neurotrasmettitore si lega ai recettori posti sulla superficie della m. postsinaptica
che aprono i cancelli del Na facendo partire il Potenziale d’Azione
4. Naturalmente se viene rilasciato una quantità insufficiente di
neurotrasmettitore, il Potenziale non parte

Neurotrasmettitori
Ci possono essere due tipi di Neurotrasmettitori :
1. Eccitatori : aprono i cancelli del Na e fanno partire il Potenziale
d’Azione
2. Inibitori : rendono la membrana più permeabile al K rendendo
meno probabile la formazione del Potenziale d’Azione

3rd ventricle
Thalamus
Hypothalamus
Cerebellum
4th ventricle
Spinal cord
Il Cervello
Cortex
Corpus callosum
Septum pellucidum
Fornix
Optic chiasma
Hypophysis
Brain stem

Fluido Cerebrospinale

Frontal lobe Parietal lobe
Temporal lobe
Brains (7)
Occipital lobe
La Corteccia Cerebrale è
suddivisa in quattro lobi:
frontale, parietale,
temporale e occipitale
Le circonvoluzioni cerebrali
hanno la funzione di
aumentare la superficie della
corteccia (evoluzione) e
presentano delle regolarità fra
individui (solchi e giri si
ritrovano simili in tutti gli
individui)
Ciascun emisfero elabora
informazioni controlaterali
Gli emisferi non sono
simmetrici (sia anatomicamente
che
funzionalmente)

“We Speak with the left emisphere”
Nel 1861 Pierre Paul Broca descrive il caso di un paziente che, pur essendo in grado di
capire il linguaggio parlato, non è in grado di parlare e/o scrivere correttamente.
Il paziente non presenta danni motori che giustifichino questa incapacità ed è in grado di
articolare singole parole e di modulare melodie musicali.
L’esame del cervello del paziente dopo la morte rivela una lesione nella zona posteriore del
lobo frontale dell’emisfero sinistro. Osservazioni analoghe vengono fatte per altri otto
pazienti.
Nel 1876 Carl Wernicke
descrive il caso di un paziente
che pur essendo in grado di
articolare parole non è in grado
di comprendere il linguaggio
parlato
La lesione cerebrale è in una
zona diversa .
Wernicke propone il modello
dell’elaborazione distribuita:
solo le funzioni elementari sono
svolte da singoli nuclei
specializzati mentre quelle
complesse richiedono
interconnessioni fra aree
diverse.

Broadman ha identificato
anatomicamente 52 diverse aree
delle corteccie cerebrali.
Per molte di queste aree è stata
trovata successivamente una
specializzazione funzionale.
Il fatto che funzioni di “alto livello”
non siano localizzate aumenta la
plasticità del cervello: le aree
rimaste si riorganizzano.
La rappresentazione della
conoscenza è distribuita: lesioni
localizzate distruggono solo in
parte la conoscenza (ad esempio
la capacità di riconoscere i volti o
di associare odori a oggetti).
Nei pazienti “split brain” ciò che è
mostrato all’emisfero destro è
riconosciuto ma non è possibile
articolarne il nome.

Higher
mental
functions
Broca’s area
Association area
Motor
function
area
Aree funzionali del
Motor
function
area
Cervello
Sensory
area
Somatosensory
Association
area
Auditory area
Wernicke’s area
Visual area

Recettori sensoriali (1)
Recettori diversi che
codificano quantità fisiche
diverse:
Visione:Luce
Udito: Onde di pressione
Equilibrio: Accelerazione
meccanica
Tatto: Deformazione,
Temperatura
Gusto, Olfatto:
Concentrazione chimica

Recettori Sensoriali (2)
Nei sistemi somatico e
olfattivo i recettori fanno
parte del neurone (Neurone
sensoriale primario) che
effettua sia la trasduzione
che la codifica.
Nei sistemi visivo, gustativo,
uditivo e per la misura
dell’equilibrio, i recettori sono
cellule di tipo epiteliale che
comunicano con il neurone
sensoriale primario
attraverso un meccanismo
simile a quello delle sinapsi.

Struttura di un canale sensoriale
L’informazione sensoriale raggiunge le
aree corticali attraverso un certo
numero di neuroni.
Nel caso somatico si tratta di tre
neuroni.

Corteccia Motoria
Vie Piramidali ed extrapiramidali

Più alto è il livello di
Integrazione, maggiore
è la complessità
della risposta
Sensazioni
(olfatto, gusto,etc)
+
eccitazione
Emisferi cerebrali
Diencefalo
Tronco encefalico
Midollo
arco riflesso semplice
vie sensitive vie piramidali vie extra piramidali
-
inibizione
Cervelletto
Attività Motoria

Arco riflesso

Lo stiramento del muscolo estensore
provocato dalla percussione del tendine
provoca la contrazione del muscolo
flessore.
Questo è un esempio di riflesso spinale
(comportamento mediato solo dai neuroni
del midollo spinale). Questo riflesso è
anche chiamato monosinaptico perché
mediato da una sola sinapsi (neuroni
pseudo-unipolari).

Generalità sul sistema nervoso autonomo
Il sistema nervoso
autonomo è un sistema efferente
che regola, fuori dal controllo della
volontà, il funzionamento di muscoli
cardiaci e lisci (vasi sanguinei, peli,
occhi, cuore, bronchi, s. digerente,
vescica, genitali, etc.) come anche di
ghiandole endocrine (midollare
surrenale) ed esocrine (salivari,
lacrimali e sudoripare)
Variabili regolate: esso regola
le variazioni termiche,
cardiovascolari, bronchiali,
metaboliche ed endocrine che
accompagnano gli stati emozionali
(ansia, paura, rabbia, stupore, amore
ed eccitazione sessuale, etc.) e
adattano l’organismo ai contesti di
esplorazione, interazione sociale,
concentrazione, sforzo fisico, dolore,
freddo/caldo, attacco, difesa, fuga,
riposo, riproduzione etc.
Fig. 1.3 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003

Sistema Neurovegetativo
• E’ composto da fibre motrici efferenti
viscerali
• Si divide in
– Simpatico : i neuroni lanciano il SNC
attraverso i nervi spinali della regione dorsale
e lombare
– Parasimpatico : i neuroni lasciano il SNC
attraverso i nervi cranici e i nervi della regione
sacrale del midollo

Il sistema nervoso autonomo è formato dal s. simpatica, dal s. parasimpatico
e dal s. mesenterico
Simpatico e
parasimpatico: hanno
effetti tipicamente contrapposti
sugli organi innervati. Si
compone, inoltre, di un sistema
mesenterico per la regolazione
dei muscoli lisci del tubo
digerente
Fibre gangliari: due
fibre effettrici in serie, una fibra
pre-gangliare colinergica nel
sistema nervoso centrale
(midollo, troncoencefalo) e una
fibra post-gangliare colinergica o
noradrenergica nel sistema
nervoso periferico
Fig. 10.2 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
Fig. 10.6 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003

T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
T 1 1
T12
L1
L2
L3
Sistema Nervoso Simpatico
Pupille
Cuore
Fegato Stomaco
Rene
Adrenal gland
Genitals
Ghiandole Salivari
Intestino Tenue
Colon
Retto
Vescica
Bronchi e Trachea
Pregangliari : Colinergiche
Post-Gangliari: Noradrenergiche
Le fibre che innervano le Gh. salivari
sono colinergiche
La Ghiandola Surrenale è un Ganglio
che immette direttamente nel circolo
Sanguigno , Adrenalina (80%)
e nor Adrenalina

Sistema Nervoso Parasimpatico
Liver
Pupils
Heart
Stomach
Small intestines
Bladder
Salivary glands
Large intestine
Rectum
Bronchi of lungs
Genitals Pregangliari : Colinergiche
Post Gangliari : Colinergiche

Chi comanda il sistema nervoso autonomo? I centri autonomici superiori
Regolatori del
sistema nervoso
autonomo: il sistema
nervoso autonomo
agisce sia in via
“riflessa” dopo stimoli
adeguati (es. costrizione
della pupilla alla luce)
sia su comandi di centri
integratori
troncoencefalici,
ipotalamici, limbici e
neocorticali che sono
responsabili del
comportamento
finalizzato e della
regolazione della
temperatura, della sete,
della fame, della
minzione, del respiro,
delle funzioni
cardiorespiratorie e della
riproduzione

Coordinamento del simpatico e del parasimpatico
Funzioni del simpatico: induce l’ammiccamento e l’allargamento della pupilla, l’incremento della
frequenza cardiaca e della pressione sanguinea, la broncodilatazione, il riempimento della vescica,
l’eiaculazione, il blocco della digestione e la mobilitazione di riserve energetiche in situazioni
stressanti/emozionanti di interazione sociale, concentrazione, sforzo fisico, freddo, dolore, attacco, difesa, fuga
e riproduzione
Funzioni del parasimpatico (opposte a quelle simpatiche): induce la costrizione della
pupilla, la riduzione della frequenza cardiaca e della pressione sanguinea, la broncocostrizione, lo svuotamento
della vescica, l’erezione, lo svolgimento della digestione e il deposito di riserve energetiche in situazioni di
riposo, recupero e riproduzione
Un esempio di coordinamento: il riempimento della vescica si basa sul rilasciamento del
rivestimento muscolare e sulla contrazione dello sfintere interno (simpatico), mentre lo svuotamento della
vescica si basa sulla contrazione del rivestimento muscolare e sul rilascio dello sfintere interno (parasimpatico)
ed esterno (volontà su muscolo scheletrico)
Eccezione al coordinamento: vi è un’esclusiva innervazione simpatica per ghiandole sudoripare,
muscolatura liscia dei vasi sanguinei, muscoli piloerettori, cellule epatiche (mobilizzazione di glucosio:
gluconeogenesi e gliconeogenesi), cellule adipose (mobilizzazione di grassi: lipolisi) e renali (secrezione di
renina per il riassorbimento di acqua e sodio)

La trasmissione nervosa autonoma
La fibra pre-gangliare
simpatica e parasimpatica
riversa acetilcolina sui recettori
nicotinici post-sinaptici,
collegati a canali ionici (Na+,
K+) analogamente ai recettori
colinergici della giunzione
neuromuscolare
La fibra post-gangliare
riversa sull’organo bersaglio
acetilcolina (recettori
muscarinici simpatici e
parasimpatici) o noradrenalina
(recettori noradrenergici
simpatici alfa e beta)
La proteina G: i recettori
post-gangliari sono associati ad
una proteina di membrana (G)
che amplifica gli effetti
fisiologici del
neurotrasmettitore
Fig. 2-1 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

La trasmissione colinergica
I recettori colinergici muscarinici: attivano tramite la proteina G l’enzima fosfolipasi C,
producendo secondi messaggeri (IP3 e DIAG) che mediano gli effetti fisiologici. Alternativamente, la proteina
G attiva direttamente canali ionici di membrana (effetto iperpolarizzante dell’apertura del canale K+ sulle
cellule del nodo senoatriale del cuore). Gli effetti dei recettori muscarinici sono molto piu’ amplificati e
generalizzati rispetto a quelli della trasmissione colinergica basata sui recettori nicotinici (collegati direttamente
a specifici canali per K+ e Na+)
Tabella. 10.1 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003

La trasmissione noradrenergica (simpatico post-
gangliare)
I recettori (simpatici) noradrenergici sono 4 (agiscono tramite proteina G). I recettori alfa 1
attivano l’enzima fosfolipasi C producendo secondi messaggeri (IP3 e DIAG) che mediano la contrazione dei
muscoli lisci di vasi cutanei e della regione splancnica, di sfinteri gastrointestinali/vescicali, e dell’iride. I
recettori beta attivano l’enzima adenilciclasi producendo secondi messaggeri (AMP ciclico) che mediano la
contrazione dei muscoli cardiaci (beta 1) e il rilasciamento di muscoli lisci di vasi del muscolo scheletrico, di
bronchioli e di pareti gastrointestinali/vescicali (beta 2). I recettori alfa 2 inibiscono l’adenilciclasi riducendo i
livelli di AMP ciclico con effetti di rilasciamento della parete gastrointestinale.

Riepilogo dei recettori del sistema nervoso autonomo
Tabella 2-3 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

GRAZIE PER L’ATTENZIONE