Il sistema nervoso è la rete di comunicazione più sofisticata del corpo umano: coordina pensieri, movimenti, emozioni e funzioni vitali attraverso miliardi di cellule che dialogano con impulsi elettrici e chimici.
Immagina di toccare per sbaglio una pentola bollente: prima ancora di renderti conto del dolore, la tua mano si ritrae di scatto. Questa reazione fulminea, più rapida del pensiero cosciente, mostra quanto sia raffinato l'apparato che ci permette di percepire, decidere e agire. Studiare il sistema nervoso significa entrare nel laboratorio in cui nascono la memoria, il linguaggio, il battito cardiaco e persino i sogni. In questa scheda ricostruiremo passo dopo passo come è organizzato, quali cellule lo compongono e come trasmette i segnali.
L'organizzazione generale: SNC e SNP
Il sistema nervoso si divide anatomicamente in due grandi comparti che lavorano in stretta cooperazione e che è importante distinguere fin da subito. Il sistema nervoso centrale, abbreviato SNC, comprende l'encefalo, racchiuso nella scatola cranica, e il midollo spinale, protetto dalle vertebre. Il sistema nervoso periferico, o SNP, è invece costituito da tutti i nervi che si dipartono dal SNC e raggiungono ogni distretto del corpo. I nervi periferici si suddividono in 12 paia di nervi cranici, che innervano soprattutto testa e collo, e 31 paia di nervi spinali, che emergono dal midollo a livello cervicale, toracico, lombare e sacrale. Una suddivisione funzionale altrettanto utile distingue il sistema somatico, che controlla i movimenti volontari e raccoglie le sensazioni coscienti, dal sistema autonomo, che regola in modo involontario organi interni, ghiandole e vasi. Pensa a quando corri per prendere l'autobus: il somatico muove le gambe, mentre l'autonomo accelera cuore e respiro senza che tu debba pensarci.
Il neurone e la glia: le cellule del sistema nervoso
L'unità funzionale del sistema nervoso è il neurone, una cellula altamente specializzata nella ricezione e nella trasmissione dei segnali. Ogni neurone presenta un corpo cellulare, chiamato soma, ricco di organuli e contenente il nucleo, da cui si dipartono i dendriti, prolungamenti ramificati che raccolgono gli stimoli in arrivo. Dal soma origina anche l'assone, un unico prolungamento sottile che può raggiungere lunghezze sorprendenti, fino a un metro nei motoneuroni che innervano il piede. L'assone termina con bottoni sinaptici, attraverso i quali il neurone comunica con altre cellule, e in molti casi è avvolto da una guaina mielinica, una struttura lipidica prodotta dagli oligodendrociti nel SNC e dalle cellule di Schwann nel SNP. Accanto ai neuroni vivono le cellule gliali, dieci volte più numerose, che svolgono funzioni di sostegno, nutrizione, difesa immunitaria e isolamento elettrico: tra queste ricordiamo astrociti, microglia, oligodendrociti, cellule di Schwann ed ependimali. Quando un atleta migliora la velocità di un gesto sportivo, in realtà sta favorendo anche la mielinizzazione dei suoi assoni, rendendo la trasmissione nervosa più rapida ed efficiente.
L'impulso nervoso: potenziale di riposo e potenziale d'azione
Il linguaggio con cui i neuroni comunicano è di natura elettrochimica e si basa sul movimento di ioni attraverso la membrana plasmatica. A riposo, l'interno della cellula è più negativo rispetto all'esterno, con un potenziale di membrana di circa -70 mV mantenuto dalla pompa sodio-potassio, che espelle 3 ioni Na+ e introduce 2 ioni K+ consumando ATP. Quando uno stimolo raggiunge una soglia di circa -55 mV, si aprono i canali voltaggio-dipendenti per il sodio: gli ioni Na+ entrano massivamente e la membrana si depolarizza, raggiungendo valori positivi attorno a +30 mV. Subito dopo si chiudono i canali del sodio e si aprono quelli del potassio: il K+ esce dalla cellula e ripristina la negatività interna in una fase chiamata ripolarizzazione, seguita talvolta da una breve iperpolarizzazione. Nei neuroni mielinizzati l'impulso non si propaga in modo continuo, ma salta da un nodo di Ranvier al successivo con una conduzione saltatoria che può superare i 100 m/s. Questa è la ragione per cui, dopo una distorsione, l'informazione dolorosa raggiunge il cervello quasi istantaneamente, mentre un piccolo prurito impiega più tempo perché viaggia su fibre amieliniche più lente.
La sinapsi e i neurotrasmettitori
Affinché l'informazione passi da un neurone all'altro o da un neurone a un muscolo, è necessaria una struttura chiamata sinapsi, che può essere elettrica o, molto più frequentemente, chimica. Nella sinapsi chimica il bottone presinaptico contiene vescicole cariche di neurotrasmettitori e, quando vi arriva il potenziale d'azione, l'ingresso di ioni Ca2+ ne provoca la fusione con la membrana e il rilascio del contenuto nello spazio sinaptico. Le molecole liberate diffondono e si legano a recettori specifici sulla membrana postsinaptica, generando potenziali eccitatori o inibitori a seconda del recettore coinvolto. Tra i principali neurotrasmettitori troviamo l'acetilcolina, fondamentale nella placca neuromuscolare, il glutammato, eccitatorio nel SNC, il GABA, inibitorio, oltre a dopamina, serotonina e noradrenalina, coinvolte nell'umore, nell'attenzione e nella motivazione. Una sostanza come la caffeina blocca i recettori dell'adenosina, riducendo il senso di sonnolenza e mantenendo i circuiti attivi più a lungo, mentre molti farmaci antidepressivi agiscono prolungando la presenza della serotonina nello spazio sinaptico. La plasticità sinaptica, cioè la capacità delle sinapsi di rafforzarsi o indebolirsi con l'uso, è alla base dell'apprendimento e della memoria: studiare ripetutamente un argomento consolida proprio queste connessioni.
L'encefalo, il midollo spinale e gli archi riflessi
L'encefalo umano pesa circa 1,4 kg e si articola in tre grandi regioni: il tronco encefalico, che regola funzioni vitali come respirazione e pressione, il cervelletto, responsabile della coordinazione motoria e dell'equilibrio, e il cervello, sede delle funzioni superiori. La corteccia cerebrale si divide in quattro lobi: frontale, parietale, temporale e occipitale, ciascuno specializzato in compiti differenti come il movimento volontario, la sensibilità somatica, l'udito e la visione. Il midollo spinale, lungo circa 45 cm nell'adulto, è organizzato in una sostanza grigia centrale, ricca di corpi cellulari, e in una sostanza bianca periferica, formata da fasci di assoni mielinizzati. Attraverso il midollo si realizzano gli archi riflessi, circuiti rapidi che coinvolgono un recettore, un neurone sensitivo, eventualmente un interneurone, un motoneurone e un effettore: il riflesso patellare evocato dal martelletto del medico ne è l'esempio classico. Il sistema autonomo, infine, si suddivide in simpatico, che prepara l'organismo a situazioni di stress o di emergenza, e parasimpatico, che favorisce digestione, riposo e recupero, mantenendo l'omeostasi attraverso un delicato equilibrio.
Ricorda
I punti chiave da fissare con attenzione sono i seguenti:
- Il sistema nervoso si divide in SNC (encefalo e midollo) e SNP (nervi cranici e spinali), e funzionalmente in somatico e autonomo.
- Il neurone è formato da soma, dendriti e assone, ed è affiancato dalle cellule gliali che producono la guaina mielinica.
- Il potenziale d'azione nasce dal movimento di Na+ e K+ attraverso canali voltaggio-dipendenti, con soglia a circa -55 mV.
- Nella sinapsi chimica i neurotrasmettitori traducono il segnale elettrico in segnale chimico e poi nuovamente elettrico.
- Gli archi riflessi spinali permettono risposte rapide senza l'intervento immediato della corteccia cerebrale.
Esercizio di verifica da svolgere sul quaderno: disegna uno schema completo di un neurone motore, etichetta soma, dendriti, assone, guaina mielinica, nodi di Ranvier e bottoni sinaptici; poi, accanto al disegno, descrivi in non più di sei righe come l'impulso nervoso, partendo dal soma, raggiunge una fibra muscolare e ne provoca la contrazione, specificando il neurotrasmettitore coinvolto e il tipo di recettore presente sulla placca motrice.