I neuroni sono responsabili del trasporto di informazioni attraverso il corpo umano. Usando segnali elettrici e chimici, aiutano a coordinare tutte le funzioni necessarie della vita. In questo articolo, esploreremo in dettaglio cosa sono i neuroni e come funzionano.
Il nostro sistema nervoso è un complesso meccanismo che rileva ciò che accade attorno a noi e all’interno del nostro corpo; decide le nostre reazioni, come modificare lo stato degli organi interni (ad esempio, i cambiamenti della frequenza cardiaca) e ci consente di pensare e ricordare. Questo è possibile grazie a una rete sofisticata: i neuroni.
Si stima che ci siano circa 86 miliardi di neuroni nel cervello; un feto in via di sviluppo deve creare circa 250.000 neuroni al minuto per raggiungere questo imponente obiettivo.
Ogni neurone è connesso ad altri 1.000 neuroni, formando una rete di comunicazione incredibilmente complessa. I neuroni sono considerati le unità fondamentali del sistema nervoso.
Perché sono così importanti?
I neuroni, a volte chiamati cellule nervose, costituiscono circa il 10% del cervello. Il resto è composto da cellule gliali e astrociti, che sostengono e nutrono i neuroni.
Come sono i neuroni?
I neuroni possono essere osservati solo attraverso un microscopio e sono suddivisi in tre parti principali:
Soma (corpo cellulare) – questa porzione del neurone riceve informazioni e contiene il nucleo della cellula.
Dendriti – questi sottili filamenti portano informazioni da altri neuroni al soma, fungendo da parte «di input» della cellula.
Asse – questa lunga proiezione trasporta informazioni dal soma e le invia ad altre cellule, rappresentando la parte «di output» della cellula. Solitamente termina con numerose sinapsi che si connettono ai dendriti di altri neuroni.
Sia i dendriti che gli assoni sono talvolta indicati come fibre nervose.
Gli assoni variano notevolmente in lunghezza. Alcuni sono brevi, mentre altri possono superare il metro. L’assone più lungo, noto come ganglio della radice dorsale (DRG), trasporta informazioni dalla pelle al cervello. Alcuni assoni nel DRG possono viaggiare dalle dita dei piedi fino al tronco cerebrale – una distanza che può arrivare fino a 2 metri in una persona alta.
Tipi di neuroni
I neuroni possono essere classificati in base alla loro connessione o funzione.
Connessione
Neuroni efferenti – questi inviano messaggi dal sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale) verso le cellule in altre parti del corpo.
Neuroni afferenti – ricevono messaggi dal resto del corpo e li trasmettono al sistema nervoso centrale (SNC).
Interneuroni – trasmettono messaggi tra i neuroni all’interno del sistema nervoso centrale.
Funzione
Sensoriali – trasportano segnali dai sensi al sistema nervoso centrale.
Relè – trasmettono segnali da un luogo all’altro all’interno del sistema nervoso centrale.
Motori – trasmettono segnali dal sistema nervoso centrale ai muscoli.
In che modo i neuroni portano un messaggio?
Quando un neurone riceve un gran numero di input da altri neuroni, questi segnali si sommano fino a superare una soglia specifica.
Superato questo limite, il neurone viene attivato e invia un impulso lungo il suo assone – questo è noto come potenziale d’azione.
Un potenziale d’azione è generato dal movimento di atomi caricati elettricamente (ioni) attraverso la membrana dell’assone.
I neuroni a riposo hanno una carica negativa rispetto al fluido circostante; questo è definito potenziale di membrana, che di solito è di -70 millivolt (mV).
Quando il corpo cellulare di un neurone riceve abbastanza segnali per attivarlo, una porzione dell’assone vicino al corpo cellulare si depolarizza: il potenziale di membrana aumenta rapidamente e diminuisce (in circa un millesimo di secondo). Questo cambiamento provoca la depolarizzazione della sezione dell’assone adiacente, e così via, finché l’onda di carica non percorre tutta la lunghezza dell’assone.
Dopo che ogni sezione ha attivato, entra in un breve stato di iperpolarizzazione, in cui la soglia è abbassata, rendendola meno probabile che venga immediatamente attivata.
Solitamente, gli ioni di potassio (K +) e sodio (Na +) sono coinvolti nella generazione del potenziale d’azione. Gli ioni entrano ed escono dagli assoni attraverso canali ionici voltaggio-dipendenti e pompe.
Questo è il processo in breve:
- I canali Na + si aprono, permettendo a Na + di entrare nella cellula, rendendola più positiva.
- Quando la cellula raggiunge una certa carica, i canali K + si aprono, consentendo a K + di uscire dalla cellula.
- I canali Na + si chiudono, ma i canali K + rimangono aperti, permettendo alla carica positiva di lasciare la cellula. Il potenziale di membrana diminuisce.
- Quando il potenziale di membrana ritorna allo stato di riposo, i canali K + si chiudono.
- Infine, la pompa sodio/potassio trasporta Na + fuori dalla cellula e K + torna all’interno, preparando la cellula per il prossimo potenziale d’azione.
I potenziali d’azione sono descritti come «tutto o niente» perché hanno sempre la stessa ampiezza. La forza di uno stimolo viene trasmessa mediante la frequenza: ad esempio, se uno stimolo è debole, il neurone attiverà meno frequentemente, mentre per uno stimolo forte, attiverà più frequentemente.
Mielina
La maggior parte degli assoni è rivestita da una sostanza bianca e cerosa chiamata mielina.
Questo rivestimento isola i nervi e aumenta la velocità di trasmissione degli impulsi.
La mielina è prodotta dalle cellule di Schwann nel sistema nervoso periferico e dagli oligodendrociti nel sistema nervoso centrale.
Ci sono piccole lacune nel rivestimento mielinico, chiamate nodi di Ranvier. Il potenziale d’azione salta da un nodo all’altro, consentendo al segnale di muoversi molto più rapidamente.
La sclerosi multipla è causata dalla lenta disgregazione della mielina.
Come funzionano le sinapsi
I neuroni sono connessi tra loro e ai tessuti in modo da poter comunicare messaggi. Tuttavia, non si toccano fisicamente – c’è sempre uno spazio tra le cellule, chiamato sinapsi.
Le sinapsi possono essere elettriche o chimiche. In altre parole, il segnale che viene trasmesso dalla prima fibra nervosa (neurone presinaptico) al successivo (neurone postsinaptico) può essere elettrico o chimico.
Sinapsi chimiche
Quando un segnale raggiunge una sinapsi, attiva il rilascio di sostanze chimiche (neurotrasmettitori) nello spazio tra i due neuroni; questo spazio è noto come fessura sinaptica.
Il neurotrasmettitore si diffonde attraverso la fessura sinaptica e interagisce con i recettori sulla membrana del neurone postsinaptico, innescando una risposta.
Le sinapsi chimiche sono classificate in base ai neurotrasmettitori che rilasciano:
Glutammatergico – rilascia glutammato, spesso eccitatorio, aumentando la probabilità di generare un potenziale d’azione.
GABAergico – rilascia GABA (acido gamma-aminobutirrico), tipicamente inibitorio, riducendo la probabilità che il neurone postsinaptico si attivi.
Colinergico – rilascia acetilcolina, presente tra i motoneuroni e le fibre muscolari (giunzione neuromuscolare).
Adrenergico – rilascia noradrenalina (adrenalina).
Sinapsi elettriche
Le sinapsi elettriche sono meno comuni, ma presenti nel sistema nervoso centrale. I canali chiamati giunzioni gap uniscono le membrane presinaptiche e postsinaptiche. Nelle giunzioni gap, le membrane sono molto più vicine rispetto alle sinapsi chimiche, permettendo il passaggio diretto della corrente elettrica.
Le sinapsi elettriche operano più rapidamente delle sinapsi chimiche, rendendole ideali in contesti dove sono necessarie risposte rapide, come nei riflessi difensivi.
Le sinapsi chimiche possono innescare reazioni complesse, mentre quelle elettriche producono solo risposte semplici. Tuttavia, a differenza delle sinapsi chimiche, le sinapsi elettriche sono bidirezionali: le informazioni possono fluire in entrambe le direzioni.
In poche parole
I neuroni sono tra i tipi di cellule più affascinanti del corpo umano. Sono fondamentali per ogni azione che il nostro corpo e il nostro cervello compiono. La complessità delle reti neuronali è ciò che ci conferisce la nostra personalità e coscienza. Sono responsabili delle azioni più basilari e delle più complesse. Dalle reazioni riflesse automatiche ai pensieri profondi sull’universo, i neuroni coprono ogni aspetto della nostra esistenza.
Nuove scoperte sui neuroni nel 2024
Recenti studi hanno rivelato che i neuroni non solo comunicano tra loro ma possono anche influenzare la struttura e la funzione delle cellule circostanti. Ad esempio, ricerche pubblicate nel 2024 hanno dimostrato che i neuroni possono rilasciare fattori neurotrofici che promuovono la crescita e la sopravvivenza delle cellule gliali, evidenziando un’interazione più complessa nel sistema nervoso di quanto si pensasse in precedenza.
Inoltre, nuovi approcci terapeutici stanno emergendo per affrontare malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer e la sclerosi multipla, mirando a ripristinare la mielina e migliorare la comunicazione neuronale. Questi studi offrono nuove speranze per i pazienti e possono rivoluzionare i trattamenti futuri.
Infine, l’analisi di tecniche di imaging avanzate ha permesso di osservare l’attività neuronale in tempo reale, fornendo nuovi insights su come i neuroni elaborano le informazioni e formano reti complesse durante l’apprendimento e la memoria. Queste scoperte continuano a espandere la nostra comprensione del cervello umano e delle sue incredibili capacità.
