Neuron PDF - Fondamenti Neurobiologici e Genetici

Neuron Il materiale contenuto nel file è protetto da copyright Fondamenti Neurobiologici e Genetici  Ogni uomo possiede da 100 a 150 miliardi di neuroni Ogni neurone riceve segnali da molte cellule nervose e distribuisce informazioni a molte altre cellule nervose...

Neuron Il materiale contenuto nel file è protetto da copyright Fondamenti Neurobiologici e Genetici  Ogni uomo possiede da 100 a 150 miliardi di neuroni Ogni neurone riceve segnali da molte cellule nervose e distribuisce informazioni a molte altre cellule nervose Così l’integrazione e l’analisi dell’informazione costituiscono le funzioni fondamentali del cervello Fondamenti Neurobiologici e Genetici TEORIA DEL NEURONE E’ scaturita dalle osservazioni di Ramon Cajal. Secondo tale teoria il cervello è composto da neuroni distinti e da altre cellule indipendenti strutturalmente, metabolicamente e funzionalmente; l’informazione è trasmessa da cellula a cellula attraverso piccole soluzioni di continuità, denominate SINAPSI. Fondamenti Neurobiologici e Genetici  La piramide o corpuscolo psiquico... Ramon y Cajal Fondamenti Neurobiologici e Genetici  Metodo di impregnazione argentea Questo metodo è stato introdotto da Golgi; è ancor oggi in uso e possiede due vantaggi: 1) per ragioni ignote la soluzione d’argento colora solo l’1% delle cellule presenti in una zona di tessuto, ciò permette la visualizzazione di singole cellule separatamente da quelle vicine circostanti 2) la cellula nervosa che si colora si impregna tutta per tutta la sua estensione compreso il corpo cellulare, l’assone e l’intera arborizzazione dendritica Fondamenti Neurobiologici e Genetici Neurone multipolare Fondamenti Neurobiologici e Genetici Impregnazione argentea Attraverso l’applicazione di questa colorazione R. Cajal riuscì ad intuire due principi fondamentali dell’organizzazione cerebrale: 1) Il principio della polarizzazione dinamica 2) Il principio della specificità delle connessioni Fondamenti Neurobiologici e Genetici Il principio della polarizzazione dinamica afferma che il messaggio nervoso viaggia sempre in una direzione sola; dalle zone di ricezione verso la zona d’innesco dell’assone e da qui per tutta la lunghezza dell’assone fino alle terminazioni prosinaptiche. Il principio della specificità delle connessioni afferma che le cellule nervose non si connettono indifferentemente formando reti casuali; ciascuna cellula stabilisce invece connessioni specifiche solo con particolari cellule bersaglio post-sinaptiche e non con altre. Fondamenti Neurobiologici e Genetici Classificazione dei neuroni R. Cajal fu anche tra i primi a rendersi conto che la caratteristica che più distingue un neurone dall’altro è la sua forma. A seconda della forma i neuroni vengono distinti in tre grandi gruppi: - UNIPOLARI - BIPOLARI - MULTIPOLARI Fondamenti Neurobiologici e Genetici I diversi tipi di neuroni Fondamenti Neurobiologici e Genetici NEURONI UNIPOLARI Hanno una singola ramificazione, che dopo aver lasciato il corpo cellulare si estende in due direzioni. Un’estremità costituisce il polo recettivo (zona di ingresso), l’altra la zona d’uscita del segnale. I neuroni unipolari sono preponderanti nel sistema nervoso degli invertebrati. Per quanto riguarda i vertebrati (uomo) formano i gangli del sistema nervoso autonomo (es.: trasmettono l’informazione tattile dal corpo al midollo spinale) Fondamenti Neurobiologici e Genetici NEURONI BIPOLARI Hanno un corpo ovoidale che dà origine a due processi, un dendrite, che porta informazioni dalla periferia al corpo cellulare e una assone che veicola informazioni al sistema nervoso centrale. Questo tipo si cellula nervosa si ritrova in alcuni sistemi sensoriali, tra cui la retina ed il sistema olfattivo. Fondamenti Neurobiologici e Genetici NEURONI MULTIPOLARI Sono cellule nervose dotate di molti dendriti e di un singolo assone. I neuroni del cervello sono per la maggior parte multipolari. Le forme dei neuroni multipolari possono essere molto variabili specialmente per ciò che concerne la lunghezza degli assoni e il numero, la lunghezza e la complessità del loro albero dendritico. Es.1: un motoneurone spinale (che ha dendriti relativamente poco numerosi) riceve 10.000 contatti sinaptici, dei quali 2000 sul corpo cellulare e 8000 sui dendriti. Es.2: l’arborizzazione dendritica delle cellule di Purkinje del cervelletto, ha dimensioni e ramificazioni ben maggiori e riceve circa 150.000 contatti. Fondamenti Neurobiologici e Genetici FUNZIONE Un altro modo per classificare le cellule nervose si basa sulla funzione svolta. Si distinguono in tal caso tre gruppi principali di neuroni: - NEURONI SENSITIVI - MOTONEURONI - INTERNEURONI Fondamenti Neurobiologici e Genetici NEURONI SENSORIALI Portano le informazioni riguardanti la percezione e la coordinazione motoria dalla periferia al sistema nervoso centrale. Sono definiti anche neuroni afferenti. Es.: rispondono a stimoli luminosi, a un odore particolare, al tatto. Fondamenti Neurobiologici e Genetici MOTONEURONI Portano ordini dal cervello o dal midollo spinale, ai muscoli e all’apparato ghiandolare. Il compito di questi neuroni consiste nella contrazione del muscolo o nel cambiamento di attività della ghiandola. Fondamenti Neurobiologici e Genetici INTERNEURONI Costituiscono la classe di neuroni di gran lunga più numerosa e comprendono tutte le cellule del sistema nervoso che non siano sensitive o motoneuroni. Gli interneuroni ricevono segnali da altri neuroni ed inviano segnali ad altri ancora. Gli interneuroni vengono suddivisi, a loro volta, in due classi: 1) interneuroni di ritrasmissione 2) interneuroni locali Fondamenti Neurobiologici e Genetici  INTERNEURONI 1) Interneuroni di ritrasmissione o di proiezione: possiedono assoni lunghi e trasmettono informazioni a distanze considerevoli. 2) Interneuroni locali: hanno assoni brevi e rielaborano informazioni all’interno di circuiti locali Fondamenti Neurobiologici e Genetici NEURONE Tutti i neuroni impiegano gli stessi meccanismi per ricevere e inviare i propri messaggi. Nonostante la diversità di forma e di dimensione dei diversi tipi di neurone, possiamo riconoscere quattro elementi funzionali/strutturali essenziali: - elemento d’ingresso - elemento integrativo - elemento di conduzione - elemento d’uscita Fondamenti Neurobiologici e Genetici Fondamenti Neurobiologici e Genetici ELEMENTO D’INGRESSO Detto anche elemento recettivo. Lungo le ramificazioni dendritiche ed anche il corpo cellulare di ciascun neurone vi sono numerosi contatti, detti sinapsi. Attraverso le sinapsi l’informazione viene trasmessa da un neurone al successivo. Una sinapsi è costituita da tre elementi principali: - zona presinaptica - fessura sinaptica - membrana post-sinaptica Fondamenti Neurobiologici e Genetici SINAPSI Fondamenti Neurobiologici e Genetici SINAPSI Nell’estremità presinaptica vi sono molte piccole sfere, dette vescicole sinaptiche (20-140nm di diametro). Esse contengono una sostanza chimica che può essere rilasciata nello spazio sinaptico. La sostanza chimica viene denominata trasmettitore sinaptico o neurotrasmettitore. Es. di neurotrasmettitori sono: l’acetilcolina, la dopamina e l’acido glutammico. Fondamenti Neurobiologici e Genetici  Figura sinapsi con vescicole sinaptiche Fig. 48.12 pg1080 Fondamenti Neurobiologici e Genetici SINAPSI Lo spazio sinaptico è ripieno di materiale denso, differente da quello presente in altre regioni extracellulari. Anche la membrana post-sinaptica è differente dalle regioni adiacenti di membrana, essa contiene speciali molecole recettrici che interagiscono con il neurotrasmettitore, determinando cambiamenti nella membrana post- sinaptica. Fondamenti Neurobiologici e Genetici POTENZIALE DI MEMBRANA Il potenziale di membrana di una cellula dipende dalla differenza della carica elettrica netta presente sulle due facce della membrana plasmatica. Quando un neurone è a riposo sulla faccia esterna della membrana vi è un eccesso di cariche positive, mentre all’interno vi è un eccesso di cariche negative. Fondamenti Neurobiologici e Genetici  La membrana è tutto… Na+ ext + + + + + Cl- - - - - - Ca++ gating - gated int ligand gated K+ A riposo Distribuzione degli ioni tra i due lati della membrana + Canali aperti (soprattutto K+)  POTENZIALE DI MEMBRANA La differenza del potenziale elettrico di una cellula a riposo dipende da due fattori: 1) l’ineguale distribuzione degli ioni elettricamente carichi sulle due facce della membrana e in particolare degli ioni sodio (Na+) e potassio (K+), carichi positivamente e degli aminoacidi e delle proteine, carichi negativamente 2) dalla permeabilità selettiva della membrana verso uno solo di questi ioni (K+) Fondamenti Neurobiologici e Genetici  POTENZIALE DI MEMBRANA A RIPOSO Quando il neurone è a riposo i canali del potassio sono aperti: ® il K+ tende ad uscire all’esterno. Man mano che il K+ abbandona la cellula una nuvola di cariche negative, non neutralizzate si forma sulla membrana interna. L’ineguale distribuzione degli ioni positivi su ciascuno dei due lati di membrana viene mantenuta da una proteina di membrana che pompa Na+ fuori dalla cellula e K+ al suo interno. Fondamenti Neurobiologici e Genetici ext + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - int -60mV Potenziale di riposo Resting membrane potential