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Tutto quello che devi sapere sui neuroni

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, spieghiamo cosa sono i neuroni e come funzionano.

In breve, i nostri sistemi nervosi rilevano ciò che accade intorno a noi e dentro di noi; decidono come dovremmo comportarci, alterare lo stato degli organi interni (ad esempio i cambiamenti della frequenza cardiaca) e ci permettono di pensare e ricordare cosa sta succedendo. Per fare ciò, si basa su una rete sofisticata: i neuroni.

È stato stimato che ci sono circa 86 miliardi di neuroni nel cervello; per raggiungere questo enorme obiettivo, un feto in via di sviluppo deve creare circa 250.000 neuroni al minuto.

Ogni neurone è connesso ad altri 1.000 neuroni, creando una rete di comunicazione incredibilmente complessa. I neuroni sono considerati le unità di base del sistema nervoso.

Perchè loro sono

I neuroni, a volte chiamati cellule nervose, costituiscono circa il 10 percento del cervello; il resto è costituito da cellule gliali e astrociti che sostengono e nutrono i neuroni.

Come sono i neuroni?

Diagramma del neurone

I neuroni possono essere visti solo usando un microscopio e possono essere suddivisi in tre parti:

Soma (corpo cellulare) – questa porzione del neurone riceve informazioni. Contiene il nucleo della cellula.

Dendriti – questi sottili filamenti portano informazioni da altri neuroni al soma. Sono la parte “di input” della cellula.

Axon: questa proiezione lunga trasporta informazioni dal soma e la invia ad altre cellule. Questa è la parte “uscita” della cella. Normalmente finisce con un numero di sinapsi che si connettono ai dendriti di altri neuroni.

Sia i dendriti che gli assoni sono talvolta indicati come fibre nervose.

Gli assoni variano molto in lunghezza. Alcuni possono essere piccoli, mentre altri possono essere lunghi più di 1 metro. L’assone più lungo è chiamato ganglio della radice dorsale (DRG), un gruppo di corpi cellulari nervosi che trasporta informazioni dalla pelle al cervello. Alcuni degli assoni nella RDG viaggiano dalle dita dei piedi allo stelo del cervello – fino a 2 metri in una persona alta.

Tipi di neuroni

I neuroni possono essere suddivisi in tipi in diversi modi, ad esempio per connessione o funzione.

Connessione

Neuroni efferenti – questi prendono messaggi dal sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale) e li consegnano alle cellule in altre parti del corpo.

Neuroni afferenti: prendi messaggi dal resto del corpo e consegnali al sistema nervoso centrale (SNC).

Interneuroni: questi messaggi di trasmissione tra i neuroni nel sistema nervoso centrale.

Funzione

Sensoriale – trasporta segnali dai sensi al sistema nervoso centrale.

Relè – trasporta segnali da un luogo all’altro all’interno del sistema nervoso centrale.

Motore: trasporta i segnali dal sistema nervoso centrale ai muscoli.

In che modo i neuroni portano un messaggio?

Rete di neuroni di illustrazione blu

Se un neurone riceve un gran numero di input da altri neuroni, questi segnali si sommano fino a superare una soglia specifica.

Superata questa soglia, il neurone viene attivato per inviare un impulso lungo il suo assone – questo è chiamato potenziale d’azione.

Un potenziale d’azione è creato dal movimento di atomi caricati elettricamente (ioni) attraverso la membrana dell’asse.

I neuroni a riposo sono più carichi negativamente del fluido che li circonda; questo è indicato come potenziale di membrana. Di solito è -70 millivolt (mV).

Quando il corpo cellulare di un nervo riceve abbastanza segnali per innescarlo, una parte dell’assone più vicina al corpo cellulare si depolarizza – il potenziale di membrana si alza rapidamente e cade (in circa un millesimo di secondo). Questo cambiamento innesca la depolarizzazione nella sezione dell’assone accanto ad essa, e così via, fino a quando l’ascesa e la caduta in carica sono passate per tutta la lunghezza dell’assone.

Dopo che ogni sezione ha sparato, entra in un breve stato di iperpolarizzazione, dove la sua soglia viene abbassata, il che significa che è meno probabile che venga immediatamente attivato.

Più spesso, sono gli ioni di potassio (K +) e di sodio (Na +) che generano il potenziale d’azione. Gli ioni entrano ed escono dagli assoni attraverso canali ionici voltaggio-dipendenti e pompe.

Questo è il processo in breve:

  1. I canali Na + si aprono permettendo a Na + di allagare nella cellula, rendendola più positiva.
  2. Quando la cella raggiunge una certa carica, i canali K + si aprono, consentendo a K + di uscire dalla cella.
  3. I canali Na + si chiudono ma i canali K + rimangono aperti consentendo alla carica positiva di lasciare la cella. Il potenziale di membrana si immerge.
  4. Quando il potenziale di membrana ritorna allo stato di riposo, i canali K + si chiudono.
  5. Infine, la pompa di sodio / potassio trasporta Na + fuori dalla cellula e K + torna nella cellula pronta per il prossimo potenziale d’azione.

I potenziali d’azione sono descritti come “tutto o niente” perché hanno sempre le stesse dimensioni. La forza di uno stimolo viene trasmessa usando la frequenza. Ad esempio, se uno stimolo è debole, il neurone sparerà meno spesso, e per un segnale forte, sparerà più frequentemente.

mielina

Assone mielinizzato. Credit: Dr Jana

La maggior parte degli assoni è coperta da una sostanza bianca e cerosa chiamata mielina.

Questo rivestimento isola i nervi e aumenta la velocità di spostamento degli impulsi.

La mielina è creata dalle cellule di Schwann nel sistema nervoso periferico e dagli oligodendrociti nel sistema nervoso centrale.

Ci sono piccole lacune nel rivestimento della mielina, chiamate nodi di Ranvier. Il potenziale d’azione salta da gap a gap, permettendo al segnale di muoversi molto più velocemente.

La sclerosi multipla è causata dalla lenta disgregazione della mielina.

Come funzionano le sinapsi

I neuroni sono collegati tra loro e tessuti in modo che possano comunicare messaggi; tuttavia, non 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 trasportato dalla prima fibra nervosa (neurone presinaptico) al successivo (neurone postsinaptico) viene trasmesso da un segnale elettrico o chimico.

Sinapsi chimiche

Synapse diagram image credit US National Institutes of Health

Una volta che un segnale raggiunge una sinapsi, attiva il rilascio di sostanze chimiche (neurotrasmettitori) nello spazio tra i due neuroni; questa lacuna è chiamata la 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:

Glutammerico: rilascia la glutammina. Sono spesso eccitatori, il che significa che sono più propensi a innescare un potenziale d’azione.

GABAergic – rilascia GABA (acido gamma-aminobutirrico). Sono spesso inibitori, il che significa che riducono la possibilità che il neurone postsinaptico possa sparare.

Colinergico – rilascia acetilcolina. Questi si trovano tra i motoneuroni e le fibre muscolari (la giunzione neuromuscolare).

Adrenergico – rilascia noradrenalina (adrenalina).

Sinapsi elettriche

Le sinapsi elettriche sono meno comuni ma si trovano in tutto il sistema nervoso centrale. I canali chiamati giunzioni gap collegano le membrane presinaptiche e postsinaptiche. Nelle giunzioni dei gap, le membrane post- e presinaptiche sono portate molto più vicine tra loro che nelle sinapsi chimiche, il che significa che possono passare direttamente la corrente elettrica.

Le sinapsi elettriche funzionano molto più velocemente delle sinapsi chimiche, quindi si trovano in luoghi dove sono necessarie azioni rapide, ad esempio nei riflessi difensivi.

Le sinapsi chimiche possono innescare reazioni complesse, ma le sinapsi elettriche possono solo produrre risposte semplici. Tuttavia, a differenza delle sinapsi chimiche, sono bidirezionali: le informazioni possono fluire in entrambe le direzioni.

In poche parole

I neuroni sono uno dei tipi più affascinanti di cellule nel corpo umano. Sono essenziali per ogni azione che il nostro corpo e il nostro cervello svolgono. È la complessità delle reti neuronali a darci la nostra personalità e la nostra coscienza. Sono responsabili per le azioni più basilari e le più complesse. Dalle azioni riflesse automatiche ai pensieri profondi sull’universo, i neuroni coprono tutto.

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