I Neuroni

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Categoria:Biologia

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Testo

L’unità fondamentale del sistema nervoso è la cellula nervosa, o neurone. Ogni neurone deve adempire 5 funzioni principali:
- ricevere informazioni dall’ambiente esterno o interno, oppure da altri neuroni;
- integrare le informazioni ricevute e produrre un’adeguata risposta in forma di segnale;
- condurre il segnale al suo terminale di uscita;
- trasmettere il segnale ad altre cellule nervose, ghiandole o muscoli;
- coordinare le proprie attività metaboliche.
I dendriti, ramificazione che si estendono dal corpo della cellula nervosa, sono specializzati nel rispondere ai segnali provenienti da altri neuroni o dall’ambiente esterno. La loro forma ramificata offre un’ampia superficie alla ricezione dei segnali. Nei neuroni del cervello e del cervello e del midollo spinale, i dentriti rispondo ai neurotrasmettitori chimici liberati da altri neuroni. Essi sono dotati di ricettori proteici di membrana che si legano a neurotrasmettori specifici e inviano, come risultato di quel legame, segnali elettrici.
Viaggiando lungo i dentriti, i segnali confluiscono al corpo del neurone che, comportandosi come un centro di integrazione, li “interpreta” e “decide” se produrre un potenziale d’azione, il segnale elettrico di uscita del neurone.
Il corpo cellulare sintetizza anche proteine lipidi e carboidrati, e coordina inoltre le attività metaboliche della cellula.
In un neurone tipico, una fibra lunga e sottile detta assone, si protende dal corpo cellulare, facendo del neurone la cellula più lunga del corpo umano.
Gli assoni sono per lo più avvolti in un fascio di nervi.
La membrana plasmatica degli assoni riesce a far pervenire alle estremità del neurone potenziali d’azione di intensità immutata.
I segnali vengono trasmessi ad altre cellule a livello dei terminali sinaptici, che appaiono come rigonfiamenti delle estremità ramificate degli assoni. La maggior parte dei terminali sinaptici contiene una sostanza chimica specifica, detta neurtrasmettitore, che viene liberata in risposta a un potenziale d’azione che percorre l’assone.
La membrana plasmatica di un neurone avvolge una massa di citoplasma nella quale sono disciolti numerosi ioni. Inoltre, lo stesso neurone è immerso in una soluzione salina, il liquido extracellulare. Gli ioni del citoplasma sono principalmente gli ioni potassio con carica positiva (K+) e grosse molecole organiche con carica negativa, come le proteine. Nel liquido extracellulare sono presenti in maggior concentrazione ioni sodio positivi (NA+) e ioni cloruro negativi (CL-). Queste differenze di concentrazione sono mantenute per trasporto attivo mediante l’impiego di una proteina di membrana specializzata, chiamata pompa sodio – potassio.
Non potendo perforare i lipidi, le particelle cariche possono passare attraverso canali di molecole proteiche che attraversano l’intero percorso della membrana. In un neurone non stimolato, soltanto gli ioni potassio possono attraversare la membrana sfruttando proteine specifiche chiamate canali del potassio. Sono presenti anche canali del sodio che però rimangono rigorosamente chiusi. Via via che gli ioni potassio fuoriescono, nell’interno della cellula si determina un aumento crescente di carica negativa. A causa dell’attrazione tra cariche di segno opposto, man mano che gli ioni potassio migrano all’esterno si instaura una forza elettrica che tende a richiamarli all’interno. A un certo punto, la diffusione degli ioni potassio verso l’esterno dovuta a differenze di concentrazione sarà bilanciata dall’attrazione elettrica che tende a riportarli indietro.
Raggiunto l’equilibrio non vi è più trasferimento di ioni potassio, e l’interno della cellula si stabilisce su un potenziale di riposo negativo.
La membrana neuronale può raggiungere il valore soglia, innescando un potenziale d’azione nel punto in cui l’assone si estende dal corpo cellulare. Una potenziale d’azione consiste in una inversione improvvisa della carica elettrica attraverso la membrana, determinata da un aumento localizzato e temporaneo della sua permeabilità al sodio. Questa aumentata permeabilità consente un rapido afflusso di ioni sodio carichi positivamente.
Raggiunta la soglia, si aprono i canali del sodio e gli ioni sodio positivi si riversano nella cellula , rendendone l’interno temporaneamente positivo.
Trascorso un breve periodo, i canali del sodio si richiudono spontaneamente e si apre invece un nuovo gruppo di canali del potassio.
La diffusione degli ioni potassio è così massiccia che l’interno ridiventa rapidamente negativo, ripristinando i potenziali di riposo.
La pompa sodio – potassio contribuisce al mantenimento di un gradiente ionico attraverso la membrana.
In un singolo evento di potenziale d’azione viene scambiata solo una frazione infinitesima della quantità totale di potassio e sodio all’interno e attorno a ciascun neurone. Dopo alcuni migliaia di eventi i gradienti di concentrazione del sodio e del potassio verrebbero annullati. A impedire questa circostanza, interviene la pompa sodio – potassio. Questa sfrutta l’energia fornita dall’ATP per pompare continuamente il potassio all’interno e il sodio all’esterno delle cellule, mantenendo i gradienti di concentrazione dei due ioni all’interno e all’esterno della membrana plasmatica.
Un potenzia le d’azione è innescato quando i canali del sodio si aprono lasciando entrare nella cellula ioni sodio che creano all’interno un accumulo di cariche positive.
Queste cariche positive in gran parte rifluiscono all’esterno, ma una parte si propaga passivamente all’interno dell’assone, rendendo meno negativa la regione adiacente.
Quando la regione adiacente della membrana raggiunge la soglia, i suoi canali del sodio si aprono, determinando una nuova migrazione di ioni sodio e un potenziale d’azione nella membrana adiacente.
Il processo si ripete lungo l’intera estensione dell’assone. Nel frattempo i canali del sodio nel sito del potenziale d’azione iniziale si chiudono, ristabilendo il potenziale di riposo.
E’ importante che i potenziali d’azione viaggino velocemente. Quindi, nei vertebrati, gli assoni che devono condurre rapidamente i segnali sono avvolti da una guaina isolante di materiale lipidico, la mielina interrotta ad intervalli da strozzature dette nodi di Ranvier.
La mielina viene prodotta da cellule di tipo nervoso (dette cellule di Schwann), che rivestono l’assone per tutta la sua lunghezza. Quando in un assone si manifesta un potenziale d’azione, le cariche positive introdottesi nei canali degli ioni non riescono a superare la barriera della mielina e sono costrette a finire rapidamente in direzione longitudinale sino al nodo più vicino.
La trasmissione di un potenziale d’azione lungo un assone mielinizzato è detta conduzione saltatoria.
Quando un potenziale d’azione raggiunge il terminale sinaptico di un assone, incontra una regione, la sinapsi, dove parti di due neuroni sono molto ravvicinate specializzate per comunicare tra loro. Uno spazio ridottissimo, chiamato fessura sinaptica, separa il terminale sinaptico del primo neurone, o neurone presinaptico, dal secondo o neurone postsinaptico. Sia i dendriti sia i corpi cellulari sono spesso ricoperti da sinapsi.
Nel momento in cui è raggiunto dai potenziali d’azione, il terminale sinaptico diventa carico positivamente e questa carica lo induce a liberare un neuro trasmettitore ormonale nella fessura sinaptica. Le molecole di neurotrasmettitore si diffondono rapidamente attraverso la fessura sinaptica e si legano a recettori nella membrana della cellula postsinaptica.

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