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Lezione sistema nervoso

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  1. IL SISTEMA NERVOSO Recettore sensoriale Organi di senso Acquisizione sensoriale Integrazione Stimolo motorio Encefalo e midollo spinale Effettore (muscolo o ghiandola) Sistema nervoso periferico (SNP) Sistema nervoso centrale (SNC) Prof.ssa Elena Tibaldi 1 AS 2007-2008
  2. Vista Tatto Udito PERCEZIONE DEGLI STIMOLI ESTERNI: ORGANI DI SENSO Olfatto Gusto COORDINAMENTO DEI SEGNALI: SISTEMA NERVOSO CENTRALE E PERIFERICO RISPOSTA AGLI STIMOLI: ORGANI EFFETTORI Muscoli 2 Ghiandole
  3. I RECETTORI SENSORIALI I recettori sensoriali specializzati distinguono cinque categorie di stimoli: recettori dolorifici  sono presenti in tutte le parti del corpo ad eccezione del cervello; sono in grado di captare anche eccessi di calore e di pressione e la presenza di molecole rilasciate da tessuti danneggiati o infiammati termocettori  sono situati nella pelle; sono sensibili sia al caldo che al freddo. Altri sensori, localizzati in profondità, controllano invece la temperatura del sangue. meccanocettori  stimolati da una diversa forma di energia meccanica: tatto, pressione, tensione dei muscoli, movimento e suono. chemiocettori  comprendono sia le cellule sensoriali del naso e dei bottoncini gustativi sia particolari recettori che individuano le sostanze chimiche che si trovano all’interno del corpo. recettori elettromagnetici  sono sensibili all’elettricità, al magnetismo e alla luce. Sono presenti in alcune specie animali. 3
  4. PERCEZIONE DEGLI STIMOLI ESTERNI: GLI ORGANI DI SENSO 4
  5. Sclera  membrana bianca che riveste e protegge l’occhio; davanti all’iride diventa trasparente ed è chiamata cornea La vista Coroide  è di colore scuro, molto vascolarizzata; sul davanti assume diverse pigmentazioni e forma l’iride Cristallino  lente biconvessa che consente la messa a fuoco e la formazione delle immagini sulla retina Retina  contiene cellule fotorecettrici: • Coni  contengono pigmenti visivi dette fotopsine che funzionano in presenza di luce e consentono la visione a colori • Bastoncelli  contengono un pigmento visivo detto rodopsina che consente la visione crepuscolare e notturna Il segnale visivo, attraverso il nervo ottico, arriva alla corteccia cerebrale visiva, 5 nel lobo occipitale.
  6. L’udito e l’equilibrio Le onde sonore fanno vibrare il timpano la vibrazione si trasmette alla catena degli ossicini (martello, incudine e staffa) e viene amplificata la vibrazione si trasmette, attraverso la finestra ovale, al liquido presente nell’orecchio interno  stimola i recettori acustici (meccanocettori) presenti nella coclea, che inviano il segnale al lobo temporale del cervello attraverso i nervi acustici. 6 I canali semicircolari sono responsabili del senso dell’equilibrio.
  7. Il gusto I chemiocettori dei calici gustativi, rilevano le molecole in soluzione nella saliva. Oltre ai quattro gusti che ci sono più familiari, cioè il dolce, il salato, l’acido e l’amaro, gli scienziati hanno scoperto che esiste un quinto sapore prevalente, che hanno chiamato umami (che in giapponese significa “delizioso”) Poro gustativo Calice gustativo Molecola di zucchero Recettori sensoriali Neurone sensoriale 7
  8. L’olfatto Cervello zion Potenziali d’a e Bulbo olfattivo Osso Cavità nasale Cellula epiteliale Cellula chemiocettrice Muco Ciglia I chemiocettori si trovano nella parte superiore della cavità nasale; contengono delle ciglia immerse nel muco, nel quale sono disciolte le moelcole odorose. Il legame della molecola odorosa con il recettore induce un segnale che viene trasmesso al cervello. Nel naso, ogni cellula recettrice può captare uno dei cinquanta tipi principali di odori. In molti animali, l’olfatto è molto sviluppato e da esso dipendono informazioni sulla presenza di cibo, sul partner sessuale e su una situazione di pericolo. 8
  9. Il tatto Una sezione di apparato tegumentario rivela che la superficie del nostro corpo è sensibile a una grande varietà di stimoli. Tocco Dolore Pelo leggero Tocco Freddo Calore leggero Epidermide Le terminazioni nervose (meccanocettori) sono presenti sia nel derma che nell’epidermide. A seconda che siano stimolati i recettori superficiali o quelli più profondi, siamo in grado di distinguere un tocco leggero da una pressione forte. Derma Nervo Movimento Tessuto del pelo connettivo 9 Pressione forte
  10. COORDINAMENTO DEI SEGNALI: IL SISTEMA NERVOSO Sistema nervoso centrale Sede in cui si elaborano le risposte agli stimoli esterni Costituito da Encefalo Cervello Cervelletto Tronco cerebrale Midollo spinale Sistema nervoso periferico Si suddivide in somatico autonomo Innerva i muscoli Porta impulsi da/a lisci viscerali, il muscoli scheletrici muscolo cardiaco e volontari, tendini e le ghiandole 10 cute
  11. IL SISTEMA NERVOSO CENTRALE (SNC) Encefalo Midollo spinale  centro di integrazione di input sensoriali e output motori (es. archi riflessi) via di transito per nervi 11
  12. L’encefalo E’ diviso in 3 parti: prosencefalo mesencefalo rombencefalo Corteccia cerebrale Cervello Prosencefalo Talamo Ipotalamo Ipofisi Mesencefalo Ponte Rombencefalo Midollo allungato Cervelletto 12
  13. Il cervello e gli emisferi cerebrali Il cervello, la porzione più grande e sofisticata dell’encefalo, è costituito dagli emisferi cerebrali destro e sinistro, ognuno dei quali è responsabile dell’attività della parte opposta del corpo. 13
  14. La corteccia cerebrale E’ la parte più estesa del nostro cervello. L’intricato circuito neuronale della corteccia cerebrale dà origine alle caratteristiche umane più peculiari: la logica e le capacità matematiche, l’abilità linguistica, l’immaginazione, il talento artistico e la personalità Lobo parietale som Co rtec cia Area di associazione frontale mo tori a ato sen sor iale Lobo frontale Cor tecc ia L’area funzionale chiamata corteccia motoria ha soprattutto la funzione di inviare comandi ai muscoli scheletrici,fornendo risposte appropriate agli stimoli sensoriali. La maggior parte della nostra corteccia cerebrale è costituita dalle aree di associazione, che sono i siti delle attività mentali più sofisticate, ossia di ciò che noi chiamiamo “pensiero”. Linguaggio Area di associazione somatosensoriale Percezione del gusto Percezione delle parole scritte Linguaggio Percezione dell’udito Percezione dell’olfatto Area di associazione uditiva Area di associazione visiva Vista Lobo temporale Lobo occipitale 14
  15. La corteccia sensoriale e motoria La sede della sensibilità cosciente e dei movimenti volontari è la corteccia cerebrale. Corteccia motoria Corteccia sensoriale La figura rappresenta il cosiddetto “omuncolo sensoriale e motorio”: si tratta di un’immagine distorta del corpo umano, ricostruita in proporzione alla ricchezza di innervazione sensoriale e motoria sulla corteccia cerebrale. 15
  16. Il sistema limbico E’ coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell’apprendimento. E’ un’unità funzionale del prosencefalo, costituita da numerosi centri di integrazione e da aree neuronali interconnesse, che include parti del talamo e dell’ipotalamo, oltre a due strutture cerebrali (amigdala e ippocampo). Talamo  centro di smistamento e coordinazione di input sensoriali Ipotalamo Talamo Cervello Ipotalamo  controlla sete, fame; regola la temperatura corporea; regola l’espressione delle emozioni (sudorazione in caso di paura) Amigdala e Ippocampo  coinvolti in memoria ed apprendimento Bulbo olfattivo Ippocampo 16
  17. Memoria ed apprendimento La memoria è essenziale per l’apprendimento ed è la capacità di immagazzinare e recuperare le informazioni relative ad esperienze precedenti. L’amigdala è coinvolta nel riconoscimento del contenuto emotivo delle espressioni facciali e nella memorizzazione delle emozioni. L’ippocampo è coinvolto sia nella formazione dei ricordi, sia nella loro rievocazione. La memoria cognitiva (nomi, facce, parole, luoghi...) può essere: a breve termine  è di breve durata (pochi minuti) a lungo termine  può durare per anni Il trasferimento dell’informazione della memoria a breve termine a quella a lungo temine dipende da: • frequenza con cui si richiama un’informazione • stati emozionali (positivi o negativi) associati all’informazione • collegamenti tra i nuovi dati e gli altri già appresi ed immagazzinati La memoria di abilità coinvolge generalmente attività motorie apprese mediante ripetuti tentativi; una volta immagazzinati, i dati legati alle consuetudini difficilmente vengono dimenticati e non richiedono il richiamo conscio delle informazioni apprese per essere applicate. Es. chi ha imparato ad andare in bicicletta, non dimentica come si fa 17
  18. IL SISTEMA NERVOSO PERIFERICO (SNP) E’ costituito dalle vie di comunicazione (nervi) che portano i messaggi verso l’interno e verso l’esterno del sistema nervoso centrale. Comprende: nervi cranici  partono dall’encefalo ed innervano capo e organi del tronco nervi spinali  partono dal midollo spinale e innervano le varie parti del corpo I nervi possono essere: Sensoriali  costituiti da fibre nervose sensoriali afferenti; trasportano le informazioni dai recettori sensoriali verso il SNC Motori  costituiti da fibre nervose motorie efferenti trasmettono i messaggi provenienti dal SNC alle cellule effettrici Misti costituiti da fibre nervose di entrambi i tipi Il sistema periferico possiede anche i gangli, che raggruppano i corpi cellulari dei neuroni. 18
  19. Il sistema nervoso somatico trasporta i segnali da e verso i muscoli scheletrici, principalmente in risposta a stimoli esterni. Viene detto volontario perché gran parte delle sue azioni è sotto il controllo della volontà Sistema Il sistema nervoso autonomo regola l’ambiente interno, controllando la muscolatura liscia, il miocardio e gli organi dei sistemi digerente, cardiovascolare, escretore ed endocrino. Questo controllo è generalmente di tipo involontario Sistema nervoso periferico Sistema autonomo (involontario ) somatico (volontario) Sistema simpatico Sistema parasimpatico 19 Sistema enterico
  20. Sistema nervoso autonomo E’ anche detto sistema neurovegetativo e regola l’attività di organi involontari quali cuore, polmoni, apparato digerente, vasi sanguigni e ghiandole esocrine. E’ costituito da due sezioni (simpatica e parasimpatica) che agiscono in maniera opposta: 20
  21. RISPOSTA AGLI STIMOLI: GLI ORGANI EFFETTORI MUSCOLI GHIANDOLE La risposta allo stimolo è rappresentata dal movimento di un muscolo (volontario o involontario) La risposta allo stimolo è rappresentata dalla secrezione di ormoni da parte delle ghiandole endocrine o di altre sostanze (es. enzimi) da parte di ghiandole esocrine 21
  22. I RIFLESSI INVOLONTARI Si tratta di una risposta automatica degli organi effettori (muscoli e ghiandole) ad uno stimolo esterno o interno all’organismo. Alcuni esempi: riflesso flessorio  un arto è allontanato da uno stimolo nocivo riflesso pupillare  pupilla si restringe quando l’occhio è colpito da luce riflesso lacrimale  stimola lacrimazione tosse e sternuto Il percorso anatomico utilizzato in un riflesso è detto arco riflesso ed è costituito da: Nervo sensoriale afferente  percepisce lo stimolo e lo trasmette al SNC Interneuroni o neuroni associativi  nel midollo spinale; integrano i dati forniti dai neuroni sensoriali e poi trasmettono segnali appropriati ad altri interneuroni o neuroni motori Nervo motore efferente  termina su un organo effettore (muscolo o ghiandola) e ne determina la risposta (contrazione muscolare o secrezione ghiandolare) 22
  23. Esempio di arco riflesso: riflesso patellare o rotuleo Quando viene dato un colpetto alla base del ginocchio, un recettore sensoriale (1) percepisce la tensione del tendine e un neurone sensoriale (2) trasporta il segnale all’interno del SNC (nel midollo spinale). Nel SNC, l’informazione passa ad un neurone motorio (3) e ad un interneurone (4). Un gruppo di muscoli (i quadricipiti), risponde contraendosi al segnale del neurone motorio (3), facendo scattare la gamba in avanti. Nel frattempo, un altro neurone motorio, rispondendo al segnale proveniente da un interneurone (4), inibisce i muscoli flessori, antagonisti dei quadricipiti, inducendoli a rilassarsi. 1 Recettore 2 Neurone sensoriale Encefalo Ganglio Motoneurone3 Muscolo quadricipite 4 Midollo spinale Interneurone SNC Muscoli flessori Nervo 23 SNP
  24. IL TESSUTO NERVOSO Il neurone o cellula nervosa è l’unità fondamentale del tessuto nervoso  coinvolto nella ricezione, conduzione e trasmissione dell’impulso nervoso. Le numerose cellule della neuroglia hanno funzione di nutrimento e protezione per le cellule nervose. NEURONE Assone Terminazioni nervose con bottoncini sinaptici Guaina mielinica FIBRA NERVOSA Dendriti Corpo cellulare con nucleo L’insieme di fibre nervose costituisce un NERVO 24
  25. GENERAZIONE DELL’IMPULSO NERVOSO A riposo  il neurone possiede un potenziale elettrico negativo (-70V) (potenziale di membrana o di riposo) dovuto alla presenza di ioni Na+ all’esterno e di ioni K+ e Cl- all’interno. Il potenziale di membrana è mantenuto grazie alla presenza di una pompa sodio-potassio che trasporta ioni Na+ verso l’esterno e ioni K+ verso l’interno Esterno della cellula + Na Na+ K+ Na Na+ + Canale del sodio Na+ Na+ K+ Membrana plasmatica Na + Proteina Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Pompa Na+ - K+ Canale del potassio K+ K+ K+ K+ K+ K+ Interno della cellula K+ Na+ K+ K+ Quando la cellula nervosa viene stimolata, la membrana lascia entrare ioni Na+ dall’esterno  si genera un potenziale di azione Le variazioni elettriche che avvengono nelle membrane plasmatiche dei neuroni determinano la formazione di impulsi nervosi 25
  26. PROPAGAZIONE DELL’IMPULSO NERVOSO LUNGO LA FIBRA NERVOSA I potenziali d’azione hanno le seguenti caratteristiche: - viaggiano lungo l’assone dal corpo cellulare fino alla terminazione sinaptica -si propagano in una sola direzione lungo l’assone - hanno la capacità di rigenerarsi lungo l’assone - sono eventi del tipo «tutto o nulla» -sono sempre uguali indipendentemente dal fatto che lo stimolo che li ha generati sia forte o debole - al variare dell’intensità dello stimolo cambia la frequenza dei potenziali d’azione Assone Primo potenziale d’azione Segmento di assone 1 Secondo potenziale d’azione 2 Terzo potenziale d’azione 3 26
  27. LE SINAPSI CHIMICHE Le sinapsi consentono la trasmissione dell’impulso nervoso da un neurone ad un altro mediante un segnale di tipo chimico. Il neurone pre-sinaptico possiede delle vescicole che contengono delle sostanze chimiche (neurotrasmettitori). All’arrivo dell’impulso nervoso, i neurotrasmettitori sono rilasciati all’esterno, nello spazio sinaptico. Il neurone post-sinaptico possiede dei recettori di membrana che legano il neurotrasmettitore e trasformano il segnale chimico in segnale elettrico. Il segnale elettrico viene poi propagato lungo l’assone fino alla sinapsi successiva. I neurotrasmettitori possono inviare segnali di tipo: Eccitatorio  generano un potenziale d’azione nel neurone post-sinaptico Inibitorio  diminuiscono la tendenza di generare un potenziale d’azione nel neurone post-sinaptico 27
  28. I NEUROTRASMETTITORI l’acetilcolina  è molto importante nelle sinapsi (placche neuromuscolari) che collegano i nervi motori alle cellule muscolari; agisce facendo contrarre i muscoli scheletrici, ma rallenta la frequenza del battito cardiaco le ammine biogene  derivano dagli amminoacidi; sono sostanze chimiche che agiscono come ormoni e sono prodotti da ghiandole del sistema endocrino: l’adrenalina, la noradrenalina  prodotte da ghiandole surrenali, agiscono in modo analogo al SN simpatico serotonina e dopamina  agiscono sul sonno, sull’umore, sulle emozioni, sull’attenzione e sull’apprendimento gli amminoacidi  comprendono: l’acido aspartico e l’acido glutammico  funzione eccitatoria glicina e l’acido gamma-amminobutirrico (GABA)  funzione inibitoria i peptidi  sono catene corte di amminoacidi; comprendono: sostanza P  funzione eccitatoria, media la percezione del dolore endorfine  riducono la sensazione di dolore durante momenti di stress fisico o emotivo l’ossido di azoto  svolge funzione eccitatoria 28
  29. SOSTANZE PSICOATTIVE, PSICOFARMACI E DROGHE Molte sostanze psicoattive (tra cui caffeina, nicotina e alcol etilico) influenzano l’azione dei neurotrasmettitori nelle sinapsi presenti nel nostro cervello. Caffeina  neutralizza effetto dei neurotrasmettitori inibitori  funzione eccitatoria Nicotina  agisce da stimolante legandosi ai recettori dell’acetilcolina Alcol  ha effetto sedativo, che potenzia l’azione inibitoria del GABA; ha lo stesso effetto dei tranquillanti Farmaci antidepressivi  La depressione sembra correlata con uno squilibrio della concentrazione della serotonina. Alcuni farmaci sono in grado di correggere tale squilibrio. LSD  sostanza psicoattiva che produce effetti allucinogeni legandosi ai recettori della serotonina e della dopamina presenti nel cervello. Amfetamine e cocaina  potenziano il rilascio di noradrenalina e dopamina Oppiacei (morfina, codeina ed eroina)  si legano ai recettori per le endorfine 29 e riducono la percezione del dolore
  30. LE PATOLOGIE DEL SISTEMA NERVOSO I disturbi neurologici  relativi all’encefalo. Alcuni esempi: Schizofrenia  è un grave disturbo mentale caratterizzato da episodi psicotici durante i quali il paziente perde la capacità di distinguere la realtà. E’ dovuta ad un eccesso di dopamina nel cervello. Depressione  è causata dalla presenza di quantità limitate di serotonina e noradrenalina Malattia di Alzheimer  è una malattia degenerativa del cervello caratterizzata da perdita di memoria e confusione mentale Morbo di Parkinson  è una malattia caratterizzata da rigidità muscolare, difficoltà a iniziare i movimenti e lentezza nell’eseguirli. E’ dovuta ad una carenza di dopamina nel cervello. Malattie autoimmuni  causate da una reazione impropria del sistema immunitario Sclerosi multipla  sistema immunitario agisce distruggendo la guaina mielinica  la propagazione dell’impulso nervoso è rallentata Miastenia gravis  sistema immunitario agisce bloccando i recettori per l’acetilcolina  l’impulso nervoso non arriva all’organo effettore lentezza nei movimenti 30

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