Meccanismi della trasmissione nervosa: sinapsi, impulso e coordinamento sistemico

Sinapsi e trasmissione

La fessura sinaptica è lo spazio che separa il terminale presinaptico dalla membrana postsinaptica. Il neurotrasmettitore viene liberato nella fessura sinaptica e diffonde fino alla membrana postsinaptica, dove si lega a recettori specifici. Questo legame determina un cambiamento del potenziale di membrana (il potenziale postsinaptico) e, se viene raggiunta la soglia di eccitazione, lo stimolo viene propagato attraverso il neurone postsinaptico. Una volta che la sostanza ha esercitato il suo effetto, i neurotrasmettitori vengono inattivati enzimatica­mente e la stimolazione scompare.

Tipi di sinapsi

• Sinapsi chimica: l'arrivo dell'impulso al terminale dell'assone provoca il rilascio di un neurotrasmettitore che trasforma il segnale elettrico in chimico nella sinapsi e poi di nuovo in elettrico nel neurone postsinaptico.
• Sinapsi elettrica: è una sinapsi in cui l'impulso nervoso passa direttamente nel neurone postsinaptico senza l'intervento di neurotrasmettitori, grazie a giunzioni strette che permettono il passaggio di corrente ionica.

Coordinamento dei sistemi

Gli animali dispongono di due sistemi di regolazione e coordinamento per mantenere l'equilibrio dell'organismo e rispondere alle condizioni ambientali: il sistema nervoso e il sistema endocrino (ormonale). Il sistema nervoso, costituito da tessuto nervoso e nervi, regola il funzionamento degli organi mediante impulsi nervosi trasmessi rapidamente; il sistema endocrino, formato dalle ghiandole endocrine, coordina e regola alcune funzioni fisiologiche tramite ormoni trasportati dal sangue.

La risposta del sistema nervoso è veloce, di breve durata e molto specifica; la risposta del sistema endocrino è lenta, più duratura e con una specificità variabile. Le funzioni regolate dal sistema nervoso sono quelle che richiedono una risposta rapida e di breve durata, mentre le funzioni controllate dal sistema endocrino richiedono un controllo continuo e lento.

Il sistema nervoso

Il sistema nervoso è l'insieme di organi responsabili di ricevere e trasmettere informazioni dall'ambiente esterno e dall'ambiente interno, in modo da coordinare e controllare le risposte dell'organismo. Il tessuto nervoso è costituito da neuroni.

Il coordinamento svolge un ruolo importante ed è coinvolto in molte attività fisiologiche e comportamentali tipiche degli animali. Le strutture principali sono:

• Recettori: le cellule sensoriali, in molti casi gli organi di senso, che captano gli stimoli.
• Vie nervose sensoriali: percorsi che conducono gli impulsi nervosi dai recettori ai centri di integrazione.
• Modulatori (centri di integrazione): dove gli impulsi vengono interpretati e da cui partono ordini precisi.
• Vie nervose motorie: conducono gli ordini dai centri di integrazione agli effettori.
• Effettori: organi o cellule che ricevono gli impulsi trasmessi dalle vie motorie ed eseguono la risposta.

L'impulso nervoso

La trasmissione dei segnali avviene tramite impulsi elettrici che si propagano lungo i neuroni. L'impulso nervoso si muove attraverso la membrana plasmatica del neurone e, quando raggiunge la fine dell'assone, può essere trasmesso a un altro neurone.

La membrana plasmatica è polarizzata: la superficie interna presenta una differenza di potenziale rispetto alla parte esterna, con una predominanza di cariche negative all'interno rispetto all'esterno. Questa differenza è il potenziale di riposo.

Se uno stimolo efficace agisce sul neurone, provoca una variazione della permeabilità della membrana che permette l'afflusso di ioni Na+. Questo processo, chiamato depolarizzazione, si manifesta con una brusca variazione del potenziale di riposo ed è definito potenziale d'azione. Successivamente, l'attività della pompa ionica e di altri meccanismi di trasporto ripristina la distribuzione ionica iniziale, provocando la ripolarizzazione della membrana.

Perché uno stimolo sia efficace, deve avere un'intensità minima detta soglia di eccitabilità; al di sotto di questa soglia lo stimolo non genera il potenziale d'azione. Se la soglia è raggiunta, la velocità di trasmissione dello stimolo non aumenta con l'intensità: questo è noto come la legge del tutto o niente. Dopo la generazione di un potenziale d'azione, il neurone attraversa un periodo refrattario, durante il quale non è possibile avviarne un altro; questo periodo è il tempo necessario al neurone per recuperare la sua polarità.

La sinapsi

I neuroni non sono direttamente in contatto fisico tra loro: sono separati da un piccolo spazio chiamato spazio sinaptico. La sinapsi è il processo di comunicazione funzionale tra due neuroni. Gli elementi principali sono:

• Membrana presinaptica: corrisponde all'assone del neurone da cui arriva l'informazione; il terminale di quest'ultimo è detto pulsante terminale.
• Area postsinaptica: è la parte specializzata del neurone destinatario delle informazioni nervose.

La trasmissione sinaptica chimica è effettuata mediante sostanze chimiche speciali, i neurotrasmettitori. Queste sostanze possono agire come attivatori o inibitori, a seconda del neurone postsinaptico con cui entrano in contatto. I neurotrasmettitori sono contenuti in vescicole sinaptiche, presenti nei pulsanti terminali; questi terminali si trovano a contatto con i corpi o i dendriti di altri neuroni. L'arrivo di un impulso nervoso al pulsante terminale dell'assone provoca lo scarico delle vescicole sinaptiche e il rilascio del neurotrasmettitore: il neurotrasmettitore: che cos'è?