Il sistema nervoso è la rete di comunicazione che permette al corpo di percepire l'ambiente, elaborare informazioni e generare risposte rapide e coordinate.
Il sistema nervoso è uno degli apparati più sofisticati del corpo umano e costituisce la base biologica del pensiero, del movimento e della percezione. Nella classe quarta del liceo se ne studia l'organizzazione anatomica, il funzionamento cellulare e i meccanismi attraverso cui l'informazione viene trasmessa. Comprendere questa materia significa collegare strutture microscopiche, come il neurone, a funzioni complesse, come la memoria o il riflesso patellare. La logica generale è quella di un sistema che riceve stimoli, li converte in segnali elettrochimici, li elabora e produce una risposta efficace. Ogni livello di organizzazione, dal singolo assone fino alle aree corticali, contribuisce a questa funzione integrata.
Organizzazione anatomica e cellule del sistema nervoso
Dal punto di vista anatomico il sistema nervoso si suddivide in sistema nervoso centrale, formato da encefalo e midollo spinale, e sistema nervoso periferico, costituito dai nervi cranici e spinali. Il sistema periferico si articola ulteriormente in una componente somatica, che controlla i movimenti volontari, e una componente autonoma, che regola funzioni involontarie come la frequenza cardiaca o la digestione. L'autonomo si divide a sua volta in simpatico, attivo nelle situazioni di allerta, e parasimpatico, che predomina nel riposo e nella digestione. L'encefalo comprende cervello, cervelletto e tronco encefalico, ciascuno con ruoli specifici nell'elaborazione sensoriale, nel coordinamento motorio e nel controllo delle funzioni vitali. A livello cellulare l'unità funzionale è il neurone, composto da dendriti, soma e assone, affiancato dalle cellule gliali, che svolgono funzioni di sostegno, nutrimento, isolamento mielinico e difesa immunitaria. La guaina mielinica, prodotta dagli oligodendrociti nel centrale e dalle cellule di Schwann nel periferico, accelera la conduzione del segnale grazie alla cosiddetta conduzione saltatoria fra i nodi di Ranvier.
Potenziale d'azione e trasmissione sinaptica
Il neurone trasmette informazioni sotto forma di impulsi elettrici chiamati potenziali d'azione, generati da rapide variazioni della permeabilità della membrana agli ioni sodio e potassio. A riposo la membrana mantiene un potenziale negativo, intorno a -70 mV, grazie alla pompa sodio-potassio e ai canali di perdita del potassio che stabilizzano la distribuzione ionica. Quando uno stimolo supera la soglia, si aprono i canali del sodio voltaggio-dipendenti e si verifica una rapida depolarizzazione, seguita dalla ripolarizzazione dovuta all'uscita del potassio. Il potenziale d'azione obbedisce alla legge del tutto o nulla, viaggia in modo unidirezionale lungo l'assone e non varia in ampiezza, ma solo in frequenza. Quando raggiunge il terminale presinaptico, provoca l'ingresso di ioni calcio che innescano l'esocitosi delle vescicole contenenti neurotrasmettitori come acetilcolina, glutammato o GABA. Un esempio concreto è il riflesso patellare: il colpo sul tendine rotuleo allunga il muscolo, attiva i fusi neuromuscolari e produce, attraverso un arco riflesso monosinaptico nel midollo, la contrazione del quadricipite senza intervento corticale.
Ricorda
- Il sistema nervoso si organizza in centrale e periferico, con il periferico ulteriormente diviso in somatico e autonomo (simpatico e parasimpatico).
- Il neurone trasmette informazioni tramite potenziali d'azione regolati dal flusso di sodio e potassio, e comunica con altri neuroni grazie ai neurotrasmettitori rilasciati nelle sinapsi.
- La mielina permette la conduzione saltatoria e velocizza enormemente la trasmissione dell'impulso nervoso.
Esercizio attivo sul quaderno: disegna lo schema di un neurone indicando dendriti, soma, assone, guaina mielinica e nodi di Ranvier; accanto, traccia un grafico cartesiano del potenziale d'azione con i valori di -70 mV, 0 mV e +30 mV, indicando le fasi di depolarizzazione, ripolarizzazione e iperpolarizzazione e i canali ionici coinvolti in ciascuna fase.