Come è facile constatare, originariamente si pensava che i grandi apparati dell’essere umano fossero entità separate non dialoganti fra loro e con il sistema nervoso a farla da padrone. Si era inoltre convinti che le informazioni fossero trasmesse alle ghiandole soltanto attraverso vie nervose e che i mediatori chimici agissero solo a livello locale. Oggi invece sappiamo che il sistema nervoso è strettamente connesso a quello endocrino e che, sostanze ad azione ormonale chiamate peptidi, sono prodotte non solo da cellule appartenenti al sistema endocrino classico ma anche da cellule nervose, da cellule immunitarie e del sistema gastrointestinale.

Secondo questa concezione, scaturita dalle scoperte della neuroscienza, il sistema endocrino non appare più limitato alle ghiandole propriamente dette (ipofisi, tiroide, paratiroidi, surreni, gonadi, pancreas) ma formato da cellule, che se pure dislocate in tessuti appartenenti a sistemi diversi, hanno tutte la caratteristica di produrre ormoni e peptidi (proteine) come le cellule del sistema nervoso o le cellule immunitarie.

Il cervello dunque è anch’esso un organo endocrino capace di produrre ormoni e dotato di recettori per gli ormoni (steroidi, insulina, etc.).

La scoperta inoltre che gli ormoni ed in genere i peptidi, potessero favorire direttamente funzioni superiori quali l’apprendimento e la memoria ha ulteriormente arricchito le connessioni tra i due sistemi cosi come, le emozioni, si sono dimostrate connesse ai neurotrasmettitori ed agli ormoni.

In sostanza, quello di cui la scienza attuale sembra sempre più convinta, è la seguente teoria:

• All’interno degli atomi contenuti nelle molecole del DNA delle cellule organiche, nelle dinamiche gravitazionali, elettromagnetiche, nucleari forti e deboli si generano e si scambiano informazioni essenziali per la vita, che creeranno il Know How per il corretto assemblaggio del DNA cellulare.
• In questo modo, le cellule saranno dotate del software necessario per provvedere alla propria sopravvivenza ed all’elaborazione delle strategie necessarie al corretto funzionamento dell’organismo, che passa attraverso il continuo dialogo cellulare globale, il quale si determina attraverso neurotrasmettitori, ormoni e neuropeptidi secreti, potenzialmente, da ogni cellula anche se, prevalentemente, i neurotrasmettitori dai neuroni, gli ormoni dalle cellule endocrine, i neuropeptidi (forse) dalla nevroglia.
• È chiaro che, anche se in tutte le cellule avvengono elaborati energetici psichici (intraatomici), le idee più complesse e la corretta percezione del proprio "Se", si determinano nelle parti più nobili dell’encefalo, pur tenendo conto dell’unità psiconeuroimmunoendocrinologica.

In questo tipo di approfondimento, ci occuperemo prevalentemente del sistema nervoso senza dimenticare, ovviamente, i collegamenti con l’apparato endocrino e quello immunitario.

Ogni apparato del nostro organismo, è composto da una serie di organi. Ogni organo è strutturato in base ad un tessuto peculiare, le cui mattonelle sono rappresentate dalle cellule. Per il tessuto nervoso, i costituenti cellulari sono:

• Neuroni;
• Nevroglia.

Secondo il neurobiologo Gerald Edelman, pur essendo all’inizio di una rivoluzione per ciò che riguarda le neuroscienze, ancora non conosciamo in maniera soddisfacente il ruolo dell’85% d tutte le cellule che stanno nel sistema nervoso: le cellule gliali.

Di questa grande famiglia, esistono diversi sottogruppi

• Microglia (Sono elementi di piccole dimensioni, con nucleo e citoplasma densi. Posseggono filamenti brevi ricoperti di spine)



• Cellule Capsulari o Satelliti
• Oligodendroglia (Costituita da piccole cellule munite di un modesto numero di sottili prolungamenti. Circondano il corpo dei neuroni del sistema nervoso centrale e lo rivestono di mielina)
• Cellule di Schwann (Rivestono gli assoni dei neuroni periferici)



• Astrociti (Rappresentano la categoria più numerosa. Nella varietà fibrosa, predominano nella sostanza bianca, in quella protoplasmatica, più grande, predominano nella sostanza grigia.)



• Ependìma (Costituisce l’epitelio che riveste le cavità dei ventricoli cerebrali e del canale centrale del midollo spinale)

Alcune funzioni sono state studiate abbastanza bene

• Gli Oligodendrociti (in periferia) e cellule di Schwann (nelle zone più zone "centrali") producono la guaina mielinica che riveste le fibre nervose cosiddette veloci, da 80 metri al secondo.
• La Microglia in collaborazione con gli Astrociti, al pari dei macrofagi, svolge il ruolo di spazzino in grado di eliminare detriti dall’area cerebrale in caso di lesioni; in caso di stati patologici, ritraggono i filamenti e diventano mobili, per intervenire nei processi di difesa (P. Bongioanni, Scuola Superiore di Studi Universitari e di Perfezionamento Sant’Anna, Pisa - 1994)
• Gli Astrociti svolgono un ruolo fondamentale nella formazione della Barriera Emato - Encefalica, insieme alle cellule endoteliali dei capillari sanguigni; attuano una lenta depolarizzazione e assumono, inattivandoli, alcuni neurotrasmettitori liberati dalle terminazioni sinaptiche; formano una rete che riveste i neuroni e fibre nervose; attuano una connessione fra i vasi sanguigni e la Pia Madre; insieme agli Oligodendrociti intervengono nella riparazione di lesioni nel S.N.C. occupando gli spazi dei neuroni degenerati; insieme agli altri tipi, isolano i neuroni (con funzione paramielinica) fino alle zone sinaptiche e presinaptiche; insieme agli altri tipi, partecipano alla conduzione nervosa, attraverso una lenta depolarizzazione e un’inattivazione di alcuni neurotrasmettitori, a livello sinaptico (Serotonina, Dopamina, Gaba, Norepinefrina)

Molte altre sono in via di definizione

Un recente studio italiano effettuato dal dipartimento di Scienze biomediche sperimentali dell’Università di Padova, suggerisce un ruolo insospettato per gli astrociti. Dagli esperimenti effettuati si è osservato che, affinché il cervello possa "attivarsi", gli Astrociti devono prima ordinare la vasodilatazione dei capillari che irrorano il tessuto cerebrale. In questo modo, aumenta la quantità di ossigeno disponibile nei neuroni possono produrre e utilizzare più energia.

Già nel 1994, Giovanni Russo ha pubblicato nel suo La Psiche Umana (Ed. Sovera - ROMA 1994) un capitolo dedicato alla nevroglia, in cui ipotizzava delle sue funzioni specifiche mentali, in base alla localizzazione topica rispetto a strutture nervose specifiche (con le quali stringe rapporti di collaborazione sinciziale), così suddivise:

• Nevroglia talamica e ipotalamica - Sede di attività logiche
• Microglia e Astrociti - Sede di processazioni di pensiero
• Oligodendroglia e cell. di Schwann - Sede di percezione, comprensione e attivazione della Volontà
• Cellule Capsulari - Sede dell’Apprendimento e serbatoi di Memoria
• Ependìma - Sede di Attenzione e Comprensione

I neuroni sono le cellule responsabili della trasmissione elettrica nell’organismo, mentre la nevroglia regola, isola e gestisce i neuroni stessi.

I Neuroni

I neuroni, rappresentano solo il 10% delle cellule presenti nel Sistema nervoso. La loro struttura anatomica, prevede:

• Corpo (altrimenti definito "soma" o "pericario") - presenta numerose isole di reticolo endoplasmatico granulare che costituiscono la cosiddetta sostanza tigroide (corpi di Nissl o zolle tigroidi). Sono inoltre presenti numerosi mitocondri, apparati di Golgi, lisosomi e spesso anche corpi pigmentati derivanti da processi di lisi cellulare. Sono presenti inoltre neurofilamenti e neurotubuli (citoscheletro).
• Dendriti - In numero vario, ricevono gli impulsi dalla periferia, (assenti nei neuroni unipolari), molto ramificati e mai molto lunghi, con citoplasma molto simile a quello del soma.
• Assone (o "neurite" ) - Da cui partono gli impulsi per la periferia. C’è sempre ed è unico, può essere molto lungo con ramificazioni più scarse e di solito presenti all’estremità. Le terminazioni del neurite si dilatano nei bottoni sinaptici, mediante cui il neurone prende rapporto con altre cellule. Il neurite è caratterizzato da neurofilamenti e neurotubuli, che servono per il trasporto delle vescicole sinaptiche (trasporto assonico), contenenti i mediatori chimici sintetizzati nel soma e assemblate dall’apparato di Golgi, fino ai bottoni sinaptici. Mancano, nel neurite, il reticolo granulare, i ribosomi e l’apparato di Golgi. Il neurite può essere coperto da manicotti mielinici formati dalle cellule di Schwann o dagli oligodendrociti, nel qual caso si parla di fibre mieliniche, oppure non possedere tale avvolgimenti, anche se le cellule gliali isolano sempre l’assone, nel qual caso si parla di fibre amieliniche.

Dal punto di vista funzionale, il neurone è una cellula eccitabile, che risponde agli stimoli mediante modificazioni della concentrazione ionica sui due lati della sua membrana (nel punto di stimolazione).

Queste cellule, estremamente specializzate, sono caratterizzate da alcune funzioni o capacità particolari:

• trasduzione: sono capaci reagire ad uno stimolo trasformandolo, nel punto di stimolazione, in una differenza di potenziale e quindi di generale una corrente elettrica (impulso nervoso);
• conduzione: sono capaci di propagare ad alta velocità l’impulso nervoso lungo la loro membrana cellulare;
• trasmissione: sono capaci di stimolare a loro volta uno o più neuroni con cui vengono a contatto (a livello di giunzioni sinaptiche) trasmettendo loro l’impulso generatosi in seguito alla prima stimolazione;
• memorizzazione: ogni volta che un neurone viene stimolato e genera impulsi, modifica il proprio metabolismo proteico in modo che, stimolato da segnali uguali in tempi successivi, si modifica come la prima volta: cioè "ricorda" e agisce come quella volta.

Oggi sappiamo, inoltre, che i neuroni sono tutti collegati gli uni agli altri a formare catene, anche estremamente complesse e ramificate, alle quali partecipano da un minimo di due (catena bineuronale) a molte migliaia o milioni di neuroni, tutti collegati attraverso giunzioni sinaptiche o elettriche. I neuroni di ogni catena, posti tra il primo (neurone sensitivo) e l’ultimo (neurone motore) sono gli interneuroni e dalla loro presenza e numero dipende la complessità delle risposte.

Il concetto di neurone come cellula dotata di propria individualità risale alla fine del 1800 (Cajal e His), ma solo negli anni ’50 e ’60 del secolo scorso la microscopia elettronica confermò la loro intuizione.

Dopo il ritardo iniziale, lo studio della struttura intracellulare del neurone è progredito seguendo l’evoluzione della biologia cellulare, adottandone i metodi (con le tecniche della biochimica, della biologia molecolare, della microscopia elettronica e della elettrofisiologia) e le basi teoriche (in particolare la genetica). La neurobiologia molecolare studia la struttura interna del neurone (la membrana, gli organuli interni, il nucleo) e l’organizzazione funzionale.

La struttura interna del neurone è qualitativamente identica a quella di tutti gli altri tipi di cellule: è presente una membrana cellulare (costituita da due strati di molecole fosfolipidiche), un nucleo (contenete l’informazione genetica organizzata in cromosomi), un nucleo e il citoplasma (contenente lisosomi, ribosomi, mitocondri, il complesso di Golgi, il reticolo endoplasmatico liscio e ruvido). Come abbiamo già visto, la morfologia del neurone è caratterizzata da tre elementi: il corpo cellulare (soma), i dendriti e gli assoni. Mentre il primo ha struttura compatta, i secondi presentano una struttura molto allungata e ramificata. La microscopia elettronica ha rivelato che il contenuto dei dendriti prossimali (larghi dendriti che non si allontanano molto dal soma) è simile a quello del citoplasma cellulare. Tuttavia, con l’aumento della lunghezza dei dendriti (e quindi con l’aumento della distanza dal corpo cellulare e la diminuzione del diametro dendritico) tale contenuto cambia: la densità degli organuli tende a diminuire e diviene predominante la presenza di una struttura cellulare specializzata (stabile ed altamente ordinata) denominata citoscheletro. Il citoscheletro è una complesso reticolo di proteine fibrose presente all’interno del neurone, localizzato in particolare nei dendriti e nell’assone; ha funzione di supporto strutturale ed è composto da tre tipi di proteine: i mictotubuli, i neurofilamenti ed i microfilamenti (o filamenti di actina).

L’assone è una lunga protuberanza (lunga anche un metro è più, nei neuroni motori degli organismi animali superiori) che si proietta dal corpo della cellula nervosa: la sua funzione consiste nella trasmissione di uno stimolo elettrochimico (chiamato potenziale d’azione) solitamente verso i dendriti di un’altra cellula nervosa, che può trovarsi anche molto lontano. In genere lungo il suo percorso l’assone ha una forma cilindrica liscia e regolare, con sezione di diametro costante. In prossimità della sua terminazione l’assone prende una forma ramificata (terminazione pre-sinaptica) con una serie di rigonfiamenti (varicosità o bulbi assonali) sedi di organuli chiamati vescicole sinaptiche. Questi rigonfiamenti possono essere presenti alle estremità dell’assone o lungo di esso, sempre nel tratto terminale. Come abbiamo già visto, alcuni assoni presentano lungo il loro percorso una struttura esterna chiamata guaina mielinica che ha funzioni di protezione ed isolamento (con conseguente migliore trasmissione del segnale) ed è creata da cellule nevrogliali.

I dendriti sono estensioni del corpo del neurone specializzate nella ricezione del segnale sinaptico. Hanno in genere una struttura molto ramificata, ma a differenza dell’assone non si proiettano dal corpo cellulare per grandi distanze (raramente raggiungono il millimetro di lunghezza, e spesso molto meno). I dendriti di alcuni tipi di neuroni - come i motoneuroni - hanno una struttura liscia ed affusolata, mentre in altri mostrano una superficie irregolare ricca di piccole sporgenze sedi di contatti sinaptici (chiamate specializzazioni sinaptiche), soprattutto lungo il loro tratto terminale.

L’impulso Nervoso

L’impulso nervoso rappresenta una trasmissione di segnali dai recettori sensoriali, al Sistema Nervoso Centrale (dove sono ricevuti, identificati e interpretati) e dal SNC alle placche motrici (dove producono contrazioni muscolari). Responsabile di queste caratteristiche è la membrana plasmatica, semipermeabile, che delimita la cellula. In condizioni di riposo la membrana plasmatica presenta una differenza di potenziale elettrico fra l’esterno e l’interno di -70mv. Questo potenziale è dovuto al fatto che sul lato interno della membrana sono presenti grosse molecole proteiche con carica elettrica negativa, mentre sul lato esterno vi è una elevata concentrazione di ioni Na+, con carica positiva, espulsi attivamente dalla cellula mediante un meccanismo definito pompa sodio-potassio; quando è in riposo la membrana plasmatica è impermeabile all’ingresso degli ioni Na+ (Sodio). Se un neurone viene in qualche modo stimolato, la membrana plasmatica diventa permeabile agli ioni Na+, che entrano dentro la cellula in grande quantità; il flusso di ioni Na+ provoca un’inversione di polarità: all’interno della membrana c’è ora un eccesso di carica positiva, ed all’esterno una carenza di carica positiva: la membrana si depolarizza, fino ad assumere un potenziale di +50mv, detto potenziale d’azione.

Una volta insorto, il potenziale d’azione si propaga da dove è stato applicato lo stimolo alla zona di membrana successiva, causando la sua depolarizzazione, quindi la trasmissione dell’impulso nervoso. La depolarizzazione della membrana continua lungo tutta la fibra nervosa grazie a continui flussi di ioni che spostandosi da un lato all’altro della membrana mantengono il potenziale d’azione, così il potenziale d’azione si propaga per tutto l’assone. La condizione di depolarizzazione però dura solo circa 0.5 msec. Trascorso questo tempo riprende l’attività della pompa sodio-potassio, che espelle attivamente gli ioni Na+ fuori dalla cellula e ripristina quindi il potenziale di riposo della membrana plasmatica. L’intervallo di tempo necessario perché venga ripristinata la condizione di riposo è chiamato periodo refrattario, ed in questo lasso di tempo quel tratto di membrana è incapace di rispondere agli stimoli. Nelle fibre nervose rivestite da guaina mielinica la depolarizzazione "salta" da un nodo a quello successivo, così che l’impulso si può propagare per balzi, assai velocemente.

LE SINAPSI

Le singole cellule nervose sono in contatto tra loro al fine di poter trasmettere l’impulso nervoso. Questi contatti, denominati "sinapsi"(dal greco "sinapsis" = collegamento), sono dispositivi al cui livello ha luogo la trasmissione dell’impulso nervoso da un neurone ad un altro. In base alla modalità di funzionamento, le sinapsi vengono distinte in elettriche e chimiche.

Nelle sinapsi elettriche il potenziale d’azione si propaga direttamente dalla membrana del neurone presinaptico a quella del neurone postsinaptico. Nelle sinapsi di tipo chimico il passaggio dell’impulso nervoso da un neurone a quello successivo avviene tramite la liberazione di sostanze, dette neurotrasmettitori. Nell’organismo umano tutte le sinapsi sono di tipo chimico, ed il neurotrasmettitore più diffuso è l’acetilcolina.

Le strutture componenti le sinapsi sono:

la membrana presinaptica, corrispondente alla terminazione assonica della cellula dalla quale proviene lo stimolo;

la membrana postsinaptica, corrispondente alla membrana del neurone alla quale giunge lo stimolo;

la fessura sinaptica, cioè lo spazio extracellulare fra i due neuroni coinvolti.

All’estremità, l’assone del neurone presinaptico si ramifica e forma espansioni, che a causa della loro forma prendono il nome di bottoni sinaptici. Qui il citoplasma è ricco di vescicole contenenti il neurotrasmettitore.

L’arrivo dell’impulso nervoso provoca la rottura di queste vescicole, che liberano il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica. I dendriti del neurone postsinaptico possiedono recettori chimici al quale si lega il neurotrasmettitore; questo legame modifica la permeabilità agli ioni Na+ della membrana plasmatica e ne causa la depolarizzazione, cioè l’insorgenza del potenziale d’azione. In questo modo l’impulso nervoso si trasmette da un neurone ad un altro. La presenza della sinapsi è dunque all’origine di un piccolo intervallo nella trasmissione dell’impulso nervoso, un intervallo brevissimo, che dura meno di un millesimo di secondo.

Le sostanze potenzialmente utilizzabili come neurotrasmettitori vengono definite neurotrasmettitori candidati e sono normalmente concentrati in specifici neuroni. Microdosi di neurotrasmettitori candidati, rilasciate nel SNC, danno vita a determinate risposte. Per essere certi che un neurotrasmettitore sia il trasmettitore di una sinapsi deve soddisfare le seguenti condizioni:

• Il neurone presinaptico deve contenere il neurotrasmettitore, e deve altresì essere in grado di sintetizzarlo.
• Il neurotrasmettitore dev’essere liberato dal neurone ad una determinata stimolazione.
• L’applicazione mediata di microdosi di neurotrasmettitore nella membrana sinaptica, deve avere i medesimi effetti del normale rilascio dello stesso neurotrasmettitore da parte del neurone.
• Sostanze farmacologiche devono modificare allo stesso modo i due tipi di stimolazione (da rilascio normale e da applicazione indotta di neurotrasmettitore).

• Amine;
• Aminoacidi;
• Oligopeptidi.

Approfondiremo il discorso dei neurotrasmettitori, in un articolo successivo.

La crescita e lo sviluppo delle cellule nervose è controllato da una serie di fattori diversi tra cui, uno dei più studiati è senza dubbio il nerve growth factor (NGF) scoperto negli anni ’50 da alcuni ricercatori fra cui, Rita Levi Montalcini. L’NGF non induce proliferazione cellulare come molti altri fattori di crescita, ma stimola l’emissione dei neuriti nelle cellule nervose embrionali. I bersagli principali dell’NGF sono i neuroni sensoriali, che trasportano gli impulsi nervosi dalla periferia al sistema nervoso centrale, e i neuroni simpatici, presenti nel sistema simpatico, responsabile degli atti neurovegetativi involontari. Questi due tipi di neuroni sopravvivono poco tempo in coltura in assenza di NGF (ma altre cellule continuano a crescere bene in sua assenza). Quando il fattore viene aggiunto a una cultura di neuroni sensoriali o simpatici, le cellule rispondono a questo trattamento con una sorprendente massiccia emissione di neuriti. Il meccanismo di azione dell’NGF è complesso e non ancora completamente compreso: al pari di molti altri fattori di crescita, l’NGF si lega ad un recettore della membrana plasmatica che catalizza la fosforilazione dell’amminoacido tirosina, cui segue una lunga serie di eventi a cascata. Dopo la scoperta dell’NGF sono state identificate molte altre molecole collegate alla crescita delle cellule nervose, tra cui il fattore di crescita insulino-simile di tipo II, proteine di matrice extracellulare come la laminina, la fibronectina, etc.

Concludiamo questo primo lavoro del capitolo neuroscienze, con la classificazione dei diversi tipi di neuroni.

600 milioni di sinapsi per millimetro cubo, 100-120 miliardi di cellule stimate (fra neuroni e nevroglia, che costituisce quasi il 90%), reti neurologiche complesse... a queste condizioni, è estremamente improbabile che si riesca a capire a breve termine il ruolo dei vari neuroni, nella dinamica cerebrale. Ma, intanto, i ricercatori, per evitare di perdersi in un sentiero troppo vasto e inesplorato, cercano di operare classificazioni, relativamente ad una serie di parametri individuati.

Classificazione Basata Sul Numero Dei Neuriti (dendriti e assoni)

• Unipolare (un solo assone)
• Bipolare (un assone e un dendrite)
• Multipolare (un assone più dendriti) - Sono la maggioranza

Classificazione Basata Sui Dendriti (in base alla morfologia che disegnano)

• Neuroni sensitivi (trasportano i messaggi dalla periferia recettoriale, verso il SNC)
• Neuroni motori (inviano messaggi dal SNC, verso le placche motrici)
• Interneuroni (si interconnettono tramite sinapsi)

Classificazione Basata Sulla Lunghezza Dell’Assone

• Ramon y Cajal: Textura del sistema Nervioso del Hombre y los Vertebrados (1894-1904); Histology of the Nervous System of man and vertebrates (Oxford Univ. Press, NY 1994)
• Sheperd, G.M.: Neurobiology, 3rd Edition (Oxford University Press, 1994)
• Westermann, G.: Constructivist Neural Network Models of Cognitive Development. Ph.D Thesis, The University of Edinburgh
• Albers, B., Bray, D.,Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Watson, J.D.: Biologia Molecolare della cellula. (Zanichelli, 1984)
• Fiala, J.C., Harris, K.M: Dendrite Structure. In: Dendrites. (eds. G.Stuart, N. Spruston, M.Häusser, Oxford University Press 1999)
• P. Calissano: Neuroni, Garzanti - Milano 1992
• F. Bottaccioli: Psiconeuroimmunologia ; Red edizioni - Como 1995
• Neil R. Carlson: Fisiologia del comportamento; Piccin - Padova 2001
• M. F. Bear / B. W. Connors / M. A. Paradiso: Neuroscienze - Masson S.p.A. - Milano 2003
• Giovanni Russo: La Psiche Umana - Sovera Ed. - Roma 1994
• Valerio Monesi: Istologia - Piccin - Padova 1982
• L. Cattaneo: Anat. del Sist. Nervoso Centrale e Periferico dell’uomo - Monduzzi Ed. - Bologna 1984