Il sistema nervoso

1. 0 Il sistema nervoso

2. Struttura e funzione del sistema nervoso 0 • 23.1 Il sistema nervoso riceve e interpreta gli impulsi sensoriali e trasmette quindi i comandi appropriati • Il sistema nervoso è costituito dai neuroni, cellule specializzate costituite da un corpo cellulare (che contiene il nucleo e gli organuli) e da lunghi sottili prolungamenti, chiamati fibre nervose. • Il cervello umano contiene circa 100 miliardi di neuroni specializzati nel trasferire segnali da un punto all’altro del corpo.

3. Acquisizione sensoriale Integrazione Recettore sensoriale Stimolomotorio Encefalo e midollo spinale Sistema nervoso centrale (SNC) Effettore Sistema nervoso periferico (SNP) 0 • Il sistema nervoso svolge tre funzioni strettamente interconnesse: l’acquisizione sensoriale, l’integrazione e lo stimolo motorio. Figura 23.1A

4. 0 • Tranne alcune eccezioni, il sistema nervoso viene suddiviso in due parti: • sistema nervoso centrale (SNC): costituito dall’encefalo e, nei vertebrati, dal midollo spinale; • sistema nervoso periferico (SNP): formato essenzialmente dalle vie di comunicazione (i nervi) che portano i messaggi verso l’interno e verso l’esterno del sistema nervoso centrale; il sistema periferico possiede anche i gangli, che raggruppano i corpi cellulari dei neuroni.

5. Recettore 1 Neurone sensoriale 2 3 Motoneurone 4 Interneurone 0 • Un esempio di funzione del sistema nervoso è rappresentato dal circuito relativamente semplice che produce le risposte automatiche agli stimoli, o riflessi. Encefalo Ganglio Midollo spinale Muscolo quadricipite SNC Muscoli flessori Nervo SNP Figura 23.1B

6. Encefalo Macchia oculare Encefalo Encefalo Cordone nervoso ventrale Encefalo Cordone nervoso ventrale Cordone nervoso Assone gigante Nervi periferici Gangli dei segmenti Gangli Calamaro (un mollusco) Insetto (un artropode) Sanguisuga (un anellide) Planaria (un verme piatto) 0 • La maggior parte degli animali presenta simmetria bilaterale, con due aspetti evolutivi caratteristici: • la cefalizzazione, cioè la concentrazione delle strutture nervose presso l’estremità anteriore; • la centralizzazione, ossia la presenza di un sistema nervoso centrale separato da quello periferico. Figure 23.10B-E

7. Sistema nervoso centrale (SNC) Sistema nervoso periferico (SNP) Encefalo Nervi cranici Midollo spinale Gangli Nervi spinali 0 • 23.11 Il sistema nervoso dei vertebrati presenta un alto livello di centralizzazione e di cefalizzazione Figura 23.11A

8. Liquido cerebrospinale Sostanza grigia Encefalo Ganglio della radice dorsale (parte del SNP) Meningi Sostanza bianca Nervo spiale (che fa parte del sistema nervoso periferico) Canale centrale Ventricoli Midollo spinale (sezione trasversale) Canale ependimale del midollo spinale Midollo spinale 0 • Cavità interna del SNC e sezione trasversale del midollo spinale: Figura 23.11B

9. 0 • Il sistema nervoso di tutti i vertebrati presenta alcune somiglianze fondamentali come: • la suddivisione in un sistema nervoso centrale (encefalo e midollo spinale) e periferico; • l’elevato grado di cefalizzazione.

10. Sistema nervoso periferico Sistema somatico (volontario) Sistema autonomo (involontario) Sistema simpatico Sistema parasimpatico Sistema enterico 0 • 23.12 Il sistema nervoso periferico motorio ha una struttura funzionale gerarchica • Il sistema nervoso periferico motorio dei vertebrati può essere suddiviso in due componenti funzionalmente diverse: il sistema nervoso somatico e il sistema nervoso autonomo. Figura 23.12

11. 0 • 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. • 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.

12. 0 • 23.13 Gli effetti contrapposti dei neuroni dei sistemi simpatico e parasimpatico regolano l’ambiente interno • Un gruppo di neuroni, che costituisce il sistema parasimpatico, induce nell’organismo le attività legate all’acquisizione e alla conservazione dell’energia. • L’altro gruppo di neuroni, appartenenti al sistema simpatico, tende a svolgere il compito opposto, preparando il corpo alle attività che consumano energia.

13. 0 Il sistema nervoso autonomo: Figura 23.13

14. Regioni dell’encefalo embionale Regioni presenti nell’adulto Cervello (emisferi cerebrali; comprende la corteccia, la sostanza bianca e i nuclei basali) Prosencefalo Diencefalo (talamo, ipotalamo, ipofisi, epifisi) Mesencefalo Mesencefalo (parte del tronco encefalico) Ponte (parte del tronco) Cervelletto Rombencefalo Midollo allungato (parte del tronco encefalico) Emisfero cerebrale Diencefalo Mesencefalo Rombencefalo Mesencefalo Ponte Cervelletto Midollo allungato Midollo spinale Prosencefalo Embrione (un mese) Feto (tre mesi) L’encefalo umano 0 • 23.14 L’encefalo si sviluppa a partire da tre dilatazioni anteriori del tubo neurale Nei vertebrati, durante i primi stadi dello sviluppo embrionale, all’estremità anteriore del tubo neurale compaiono tre rigonfiamenti: prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo. Figura 23.14

15. 0 • Se confrontato a quello dei pesci, degli anfibi e dei rettili, il cervello degli uccelli e dei mammiferi è molto più grande, rispetto alle altre parti dell’encefalo. • Un cervello più ampio è direttamente correlato con il comportamento più elaborato che caratterizza uccelli e mammiferi.

16. 0 • 23.15 La struttura di un supercomputer vivente: l’encefalo umano • L’encefalo umano è più potente di qualsiasi computer. • È formato da tre regioni principali che si sono evolute considerevolmente rispetto alle forme originali ancestrali: • prosencefalo; • mesencefalo; • rombencefalo.

17. Corteccia cerebrale Cervello Talamo Prosencefalo Ipotalamo Ipofisi Mesencefalo Ponte Midollo allungato Midollo spinale Rombencefalo Cervelletto 0 • Due parti del rombencefalo, chiamate midollo allungato e ponte, e il mesencefalo formano un’unità funzionale chiamata complessivamente tronco encefalico. Figura 23.15A

18. 0 Principali strutture dell’encefalo umano: Tabella 23.15

19. 0 • Il cervelletto, un’altra componente del rombencefalo, è il centro operativo che coordina i movimenti. • I più sofisticati centri di elaborazione nervosa sono quelli che derivano dal prosencefalo: il talamo, l’ipotalamo e il cervello. • Il cervello è la porzione più grande e sofisticata dell’encefalo.

20. Emisfero cerebrale destro Emisfero cerebrale sinistro Gangli basali Corpo calloso 0 • Il cervello è costituito dagli emisferi cerebrali destro e sinistro, ognuno dei quali è responsabile dell’attività della parte opposta del corpo. Figura 23.15B

21. Lobo frontale Lobo parietale Corteccia somatosensoriale Corteccia motoria Area di associazione somatosensoriale Area di associazione frontale Linguaggio Percezione del gusto Percezione delle parole scritte Linguaggio Percezione dell’udito Area di associazione visiva Percezione dell’olfatto Area di associazione uditiva Vista Lobo temporale Lobo occipitale 0 • 23.16 La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate che interagiscono • 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. Figura 23.16

22. 0 • 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 semplicemente pensiero. • Gli emisferi cerebrali destro e sinistro tendono a specializzarsi a svolgere funzioni differenti.

23. COLLEGAMENTI 0 • 23.17 Lesioni e interventi chirurgici al cervello forniscono informazioni sulle sue funzioni • Gran parte di ciò che sappiamo sul cervello proviene dagli studi effettuati su persone che hanno subito lesioni cerebrali o interventi chirurgici, oppure affette da particolari malattie. Figura 23.17A, B

24. 0 • 23.18 Diverse parti del cervello regolano il sonno e la veglia • L’ipotalamo, insieme ad altre regioni dell’encefalo, è responsabile del ciclico alternarsi di sonno e veglia. • Il ponte e il midollo allungato contengono centri che, se stimolati, inducono il sonno. • Il mesencefalo invece contiene un centro dell’attenzione. • Un altro sistema di neuroni importante nella regolazione del sonno e della veglia è la formazione reticolare.

25. Informazioni in uscita verso la corteccia Occhio Formazione reticolare Informazioni provenienti dai recettori del tatto, del dolore e della temperatura 0 • La formazione reticolare attraversa il centro del tronco encefalico e riceve informazioni dai recettori sensoriali, le filtra rimuovendo quelle che arrivano costantemente al sistema nervoso, e invia i dati utili alla corteccia cerebrale. Informazioni provenienti dall’orecchio Figura 23.18A

26. Talamo Ipotalamo Cervello Corteccia prefrontale Olfatto Bulbo olfattivo Ippocampo Gusto 0 • 23.19 Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell’apprendimento • Gran parte delle emozioni, della memoria e dell’apprendimento umani dipende dal nostro sistema limbico, un’unità funzionale del prosencefalo, costituita da numerosi centri di integrazione e da aree neuronali interconnesse, che include parti del talamo e dell’ipotalamo. Figura 23.19