Definizione
Definizione
I neuroni sono le cellule principali del sistema nervoso, il cui ruolo è quello di trasmettere ed elaborare informazioni in tutto il corpo. Vedi neuroni e cellule gliali.
Anatomia
Il neurone (vedi l'anatomia di un neurone) è costituito da tre parti principali:
- Un corpo cellulare chiamato anche somma.
- Estensioni dell'albero chiamate anche dendriti e probabilmente riceveranno informazioni.
- Un assone unico con la capacità di trasportare informazioni ad altre cellule.
La superficie dei dendriti è notevolmente aumentata dalla presenza di numerose strutture chiamate spine dendritiche . Un assone ha anche la capacità di dividersi in diversi rami: i collaterali assonali , che a loro volta si ramificano ulteriormente in terminali assonali . Ogni terminale assonale ha un'estremità chiamata bottone terminale.
Ogni neurone è delimitato da una membrana cellulare, che lo protegge e permette la regolazione dei flussi in entrata e in uscita di elettroliti (tra cui sodio e potassio) e molecole.
L'attività elettrica dei neuroni è il risultato del movimento delle particelle elettriche su entrambi i lati della membrana. Questo flusso elettrico è il risultato dell'entrata e dell'uscita degli ioni attraverso la membrana cellulare.
Il movimento degli ioni segue un gradiente di concentrazione, che va dal più concentrato al meno concentrato, e un gradiente di potenziale che va dal più carico al meno carico.
La distribuzione degli ioni è anche il risultato dell'apertura e della chiusura dei canali ionici, che vediamo all'interno della membrana neuronale.
Quando un neurone è a riposo, il lato intracellulare , cioè all'interno del neurone, della membrana ha una carica elettrica di circa -70 mV rispetto al lato extracellulare, cioè rispetto all'altro lato della membrana del neurone.
Questa carica è chiamata potenziale di riposo . È il risultato di una distribuzione non uniforme degli ioni su un lato della membrana e sull'altro lato della membrana del neurone.
Le proteine di grandi dimensioni e cariche negativamente sono troppo grandi per uscire dalla cellula. Il neurone, tramite una pompa, espelle gli ioni sodio carichi positivamente.
D'altro canto, anche una distribuzione non uniforme degli ioni potassio e degli ioni cloro contribuisce al potenziale di riposo.
Quando il neurone viene stimolato, i canali ionici nella membrana cambiano il loro stato, il che si traduce in un cambiamento nella distribuzione degli ioni attorno alla membrana e che aumenta o diminuisce improvvisamente di pochi millivolt la tensione attraverso la membrana.
Un lieve aumento del potenziale elettrico attraverso la membrana è chiamato iperpolarizzazione , mentre una lieve diminuzione di questo potenziale è chiamata depolarizzazione . Questa variazione è definita potenziale graduato. Un potenziale d'azione è un evento che corrisponde a un rapido e ampio cambiamento di polarità della membrana di un assone. Il potenziale d'azione viene innescato quando il potenziale di membrana raggiunge la soglia di depolarizzazione di circa -50 mV.
Il potenziale transmembrana si inverte bruscamente, ovvero il lato intracellulare diventa positivo rispetto al lato extracellulare, per poi invertirsi nuovamente in modo altrettanto brusco. Dopodiché, il potenziale di riposo viene ripristinato. Queste inversioni di potenziale sono dovute al comportamento dei canali del sodio e del potassio . Questi canali sono sensibili al potenziale di membrana, motivo per cui sono chiamati canali voltaggio-dipendenti.
Quando un potenziale d'azione viene innescato nell'assone, può propagarsi lungo di esso. Il movimento di un potenziale d'azione lungo l'assone è chiamato impulso nervoso . Gli impulsi nervosi si propagano più rapidamente quando l' assone è mielinizzato . Questo perché saltano da un nodo di Ranvier all'altro. I nodi di Ranvier sono piccoli spazi che separano le cellule gliali che costituiscono la glia che circonda l'assone.
sintomi
Fisiologia
I neuroni sono i componenti fondamentali del sistema nervoso . Si tratta di cellule altamente specializzate il cui ruolo è quello di trasmettere messaggi tra diverse aree del corpo sotto forma di impulsi nervosi.
Altre caratteristiche dei neuroni sono:
- Un' longevità significativa (un neurone può vivere più di 100 anni, purché abbia una corretta alimentazione).
- L'attività di un neurone (metabolismo neuronale) è molto elevata. Questa varietà di cellule richiede una quantità molto grande ossigeno e di glucosio (zucchero). In assenza di ossigeno può sopravvivere solo per pochi minuti.
- I neuroni non sono in grado di riprodursi e quindi non vengono sostituiti quando vengono distrutti.
Una cellula nervosa è costituita da un corpo cellulare ( pericarion ) composto da un grande nucleo, da prolungamenti neuronali che originano dal corpo cellulare, dal neurone stesso e comprendente:
- Le dendriti (estensione tentacolare della cellula).
- L'assone che è il prolungamento cilindrico (a volte assente in alcuni neuroni) che conduce l'impulso nervoso (ordini) verso a sinapsi (la sinapsi è il punto di congiunzione tra l'assone di un neurone ed i dendriti di un altro neurone, dove avverrà il passaggio dell'impulso nervoso). Gli assoni di molti neuroni, e più particolarmente di quelli di grande diametro, sono ricoperti da un involucro biancastro di natura lipidica (grassa): guaina mielinica che funge da isolante elettrico. Gli assoni mielinizzati (avvolti in una guaina mielinica) hanno la capacità di condurre gli impulsi nervosi più rapidamente rispetto agli assoni non mielinizzati (senza guaina mielinica), che trasportano gli impulsi nervosi più lentamente.
La velocità con cui viaggiano gli impulsi nervosi varia da 150 metri al secondo a meno di 1 metro al secondo. Le regioni del cervello e del midollo spinale che contengono solo gruppi di assoni mielinizzati costituiscono la sostanza bianca . Le aree del sistema nervoso composte da sostanza grigia contengono solo corpi cellulari o assoni non mielinizzati.
Tra l'interno e l'esterno di un neurone esistono differenze di carica elettrica (polarizzazione), chiamate potenziale di riposo . L'esterno della cellula è positivo, mentre l'interno è negativo.
Le cellule nervose differiscono dalle altre cellule del corpo per la loro capacità di eccitarsi, cioè di creare un fenomeno elettrico chiamato potenziale d'azione o impulso nervoso.
Nell'arco di pochi millisecondi e su una distanza brevissima, gli atomi di sodio che hanno perso elettroni (ioni positivi) entrano nella cellula, depolarizzando così la membrana del neurone. Questo genera un impulso nervoso, che si propaga lungo il neurone. Si crea in tal modo un messaggio nervoso. Questo messaggio costituisce l'informazione che permette all'individuo di ricevere informazioni dall'esterno (dolore, ad esempio) o di impartire un comando (muovere un muscolo, ad esempio). Questo messaggio raggiunge un neurone, attraverso i suoi dendriti, dove viene analizzato. Un nuovo messaggio viaggerà quindi lungo l'assone, verso un altro neurone, fino a entrare in contatto con un altro tipo di cellula (muscolo, ghiandola), dove il comando si tradurrà in una risposta (secrezione da una ghiandola, movimento, ecc.).
Fisiopatologia
Il glutammato è un componente di uno dei neurotrasmettitori più essenziali per le funzioni cerebrali. Alcuni esperimenti hanno dimostrato che, se applicato a un neurone, il glutammato ne provoca la morte nel giro di pochi minuti. Questo rappresenta un fenomeno singolare: il glutammato è al tempo stesso un importante neurotrasmettitore e una sostanza tossica per i neuroni.
In alcune patologie cerebrali, dovute all'interruzione della circolazione sanguigna o a un'insufficiente ossigenazione del cervello, come si può osservare ad esempio nell'infarto miocardico , nell'arresto cardiaco, in alcune forme di epilessia , nei traumi cranici ecc., il neurone si trova in condizioni particolarmente dannose, che provocano il rilascio di glutammato contenuto all'interno del suo corpo cellulare.
Il rilascio di glutammato porta alla distruzione del neurone stesso, in un processo chiamato eccitotossicità . Il fenomeno dell'eccitotossicità è il seguente:
In condizioni normali, un neurone presenta cariche elettriche diverse all'esterno e all'interno. L'ATP mantiene in funzione le pompe ioniche. Se non c'è abbastanza ATP per mantenere attive le pompe ioniche, le membrane si depolarizzano e gli ioni calcio entrano nella cellula. Questa grande quantità di ioni calcio stimola il rilascio di glutammato nella sinapsi. Il glutammato depolarizza quindi i neuroni, aumentando la concentrazione di ioni calcio, il che a sua volta porta a un rilascio molto elevato di glutammato . Non appena la concentrazione di glutammato diventa molto alta, i neuroni vengono distrutti a causa dell'eccessiva eccitazione. Successivamente, una quantità significativa di acqua entra nel neurone a causa della stimolazione del calcio. Gli enzimi all'interno del neurone iniziano a degradare le sue proteine, così come i lipidi e gli acidi nucleici (i mattoni delle proteine). In un certo senso, il neurone inizia ad autodigerirsi.
Secondo alcune ricerche, l'eccitotossicità potrebbe essere all'origine di alcune malattie neurologiche, e più specificamente neurodegenerative, che si sviluppano progressivamente. Tra queste, la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), nota anche come malattia di Lou Gehrig. Questa patologia è caratterizzata dalla lenta morte dei motoneuroni nel midollo spinale, ovvero i neuroni che inviano impulsi nervosi ai muscoli, permettendone il movimento. Si ritiene che un processo simile sia coinvolto nella malattia di Alzheimer, con una distruzione progressiva e preferenziale dei neuroni nella corteccia cerebrale.
Malattie simili a quelle appena descritte possono manifestarsi in seguito al consumo di alimenti contenenti determinate tossine. Una di queste è il latirismo , una degenerazione dei motoneuroni causata da una sostanza presente nei piselli: un'eccitotossina chiamata beta-ossalilaminoalanina . Questa sostanza attiva i recettori del glutammato.
Altre sostanze tossiche comeacido domoico si trovano in alcune cozze che sono state contaminate. È anche un agonista, cioè una sostanza equivalente dei recettori del glutammato presenti nei neuroni. L'ingestione di piccole quantità di acido domoico porta alla comparsa di crisi epiletticheE lesioni a livello di cervello.
È stata scoperta anche un'altra eccitotossina proveniente da una pianta dell'isola di Guam: beta-metilamminoalanina. Questa sostanza deleteria rischia di causare la comparsa di degenerazioni del sistema nervoso centrale, come l'associazione di sclerosi laterale amiotrofica, della La malattia di Alzheimer e delle Malattia di Parkinson.