Il sistema nervoso centrale è costituito dal cervello e dal midollo spinale. Viene indicato come «centrale» perché integra le informazioni provenienti da tutto il corpo e coordina l’attività attraverso l’intero organismo.
Questo articolo offre una panoramica dettagliata del sistema nervoso centrale (SNC). Analizzeremo i diversi tipi di cellule coinvolte, le varie regioni del cervello, i circuiti spinali e il modo in cui il SNC può essere influenzato da malattie e lesioni.
Fatti veloci sul sistema nervoso centrale
Ecco alcuni punti chiave sul sistema nervoso centrale. Maggiori dettagli e informazioni di supporto sono nell’articolo principale.
- Il SNC è composto dal cervello e dal midollo spinale.
- Il cervello è l’organo più complesso del corpo e utilizza circa il 20% dell’ossigeno totale che respiriamo.
- Il cervello è composto da circa 100 miliardi di neuroni, ciascuno collegato a migliaia di altri.
- Il cervello può essere diviso in quattro lobi principali: temporale, parietale, occipitale e frontale.
Qual è il sistema nervoso centrale?
Il SNC è composto dal cervello e dal midollo spinale.
Il cervello è protetto dal cranio (la cavità cranica) e il midollo spinale si estende dalla parte posteriore del cervello lungo la colonna vertebrale, fermandosi nella regione lombare.
Entrambi, cervello e midollo spinale, sono alloggiati all’interno di una membrana protettiva a triplo strato chiamata meningi.
Il sistema nervoso centrale è stato attentamente studiato da anatomisti e fisiologi, ma conserva ancora molti segreti; controlla i nostri pensieri, movimenti, emozioni e desideri. Regola anche funzioni vitali come la respirazione, la frequenza cardiaca, la secrezione di alcuni ormoni e la temperatura corporea.
La retina, il nervo ottico, i nervi olfattivi e l’epitelio olfattivo sono talvolta considerati parte del SNC, poiché si collegano direttamente al tessuto cerebrale senza fibre nervose intermedie.
Di seguito, esamineremo alcune parti del sistema nervoso centrale in modo più dettagliato, a cominciare dal cervello.
Il cervello
Il cervello è l’organo più complesso nel corpo umano; la corteccia cerebrale (la parte più esterna del cervello e la più volumetrica) contiene circa 15-33 miliardi di neuroni, ognuno dei quali è collegato a migliaia di altri neuroni.
In totale, circa 100 miliardi di neuroni e 1.000 miliardi di cellule gliali (cellule di supporto) costituiscono il cervello umano. Il nostro cervello utilizza circa il 20% dell’energia totale del nostro corpo.
Il cervello funge da modulo di controllo centrale del corpo e coordina tutte le attività, dal movimento fisico alla secrezione di ormoni, dalla creazione di ricordi alla percezione delle emozioni.
Per svolgere queste funzioni, alcune sezioni del cervello hanno ruoli specifici. Tuttavia, molte funzioni superiori – come ragionamento, risoluzione dei problemi e creatività – coinvolgono diverse aree che lavorano insieme in reti complesse.
Il cervello è approssimativamente diviso in quattro lobi:
Lobo temporale (verde): importante per elaborare l’input sensoriale e attribuirgli un significato emotivo. È coinvolto anche nella creazione di memorie a lungo termine e nella percezione del linguaggio.
Lobo occipitale (viola): la regione di elaborazione visiva del cervello, che ospita la corteccia visiva.
Lobo parietale (giallo): integra informazioni sensoriali, tra cui il tatto, la consapevolezza spaziale e la navigazione, elaborando anche il linguaggio.
Lobo frontale (rosa): situato nella parte anteriore del cervello, contiene la maggior parte dei neuroni sensibili alla dopamina ed è coinvolto in attenzione, ricompensa, memoria a breve termine, motivazione e pianificazione.
Regioni del cervello
Successivamente, esamineremo alcune regioni cerebrali specifiche in modo più dettagliato:
Gangli della base: coinvolti nel controllo dei movimenti motori volontari, apprendimento procedurale e decisioni su quali attività motorie eseguire. Malattie come il morbo di Parkinson e la malattia di Huntington colpiscono quest’area.
Cervelletto: principalmente responsabile del controllo motorio preciso, ma anche del linguaggio e dell’attenzione. Un danno al cervelletto provoca atassia, un sintomo caratterizzato da un controllo motorio compromesso.
Area di Broca: questa piccola area sul lato sinistro del cervello (a volte a destra in individui mancini) è cruciale per l’elaborazione del linguaggio. Se danneggiata, una persona può avere difficoltà a parlare ma mantenere la capacità di comprendere. La balbuzie è talvolta associata a una bassa attività nell’area di Broca.
Corpo calloso: una vasta fascia di fibre nervose che unisce gli emisferi sinistro e destro, consentendo loro di comunicare. I bambini dislessici tendono ad avere un corpo calloso più piccolo, mentre le persone mancine, ambidestre e i musicisti generalmente mostrano dimensioni maggiori.
Midollo allungato: si estende sotto il cranio e controlla funzioni involontarie come vomito, respirazione, starnuti e mantenimento della pressione sanguigna.
Ipotalamo: situato appena sopra il tronco encefalico, l’ipotalamo secerne diversi neuroormoni e regola la temperatura corporea, la sete e la fame.
Talamo: posizionato al centro del cervello, riceve input sensoriali e motori e li trasmette alla corteccia cerebrale. È coinvolto nella regolazione della coscienza, del sonno, della consapevolezza e della vigilanza.
Amigdala: due nuclei a forma di mandorla situati nel lobo temporale, coinvolti nelle decisioni, nella memoria e nelle risposte emotive, con particolare attenzione alle emozioni negative.
Midollo spinale
Il midollo spinale, che si estende lungo la schiena, trasmette informazioni tra il cervello e il corpo, svolgendo anche altre funzioni chiave.
Dal tronco cerebrale, dove il midollo spinale incontra il cervello, 31 nervi spinali entrano nella colonna vertebrale.
Lungo il suo percorso, si connette con i nervi del sistema nervoso periferico (PNS) che si diramano dalla pelle, dai muscoli e dalle articolazioni.
I comandi motori dal cervello viaggiano dalla spina dorsale ai muscoli, mentre le informazioni sensoriali percorrono il percorso inverso, dagli organi sensoriali – come la pelle – al midollo spinale e infine al cervello.
Il midollo spinale contiene circuiti che controllano risposte riflessive, come il movimento involontario che un braccio potrebbe compiere se il dito tocca una fiamma.
I circuiti all’interno della colonna vertebrale possono anche generare movimenti più complessi, come camminare. Anche senza input dal cervello, i nervi spinali possono coordinare i muscoli necessari per camminare. Ad esempio, se il cervello di un gatto viene separato dalla colonna vertebrale, esso inizierà a camminare spontaneamente su un tapis roulant, richiedendo solo al cervello di fermarsi o avviare il processo, apportando modifiche in caso di ostacoli.
Materia bianca e grigia
Il SNC può essere approssimativamente diviso in materia bianca e grigia. Generalmente, il cervello presenta una corteccia esterna di materia grigia e un’area interna che ospita tratti di materia bianca.
Entrambi i tipi di tessuto contengono cellule gliali, che proteggono e supportano i neuroni. La sostanza bianca è composta principalmente da assoni (proiezioni nervose) e oligodendrociti – un tipo di cellula gliale – mentre la materia grigia è costituita prevalentemente da neuroni.
Cellule gliali centrali
Chiamate anche neuroglia, le cellule gliali sono spesso definite cellule di supporto per i neuroni. Nel cervello, sono più numerose delle cellule nervose in un rapporto di 10 a 1.
Senza cellule gliali, i nervi in fase di sviluppo spesso perdono la loro strada e faticano a formare sinapsi funzionanti.
Le cellule gliali si trovano sia nel sistema nervoso centrale che in quello periferico, ma ogni sistema presenta tipi diversi. Ecco una breve descrizione dei tipi di cellule gliali del CNS:
Astrociti: queste cellule hanno numerose proiezioni e ancorano i neuroni al loro apporto di sangue. Regolano anche l’ambiente locale rimuovendo gli ioni in eccesso e riciclando i neurotrasmettitori.
Oligodendrociti: responsabili della creazione della guaina mielinica, uno strato sottile che ricopre le cellule nervose, consentendo loro di inviare segnali in modo rapido ed efficiente.
Cellule ependimali: rivestono il midollo spinale e i ventricoli del cervello (spazi pieni di liquido), creando e secernendo il liquido cerebrospinale (CSF) e mantenendolo in circolazione grazie alle loro ciglia a forma di frusta.
Glia radiale: fungono da impalcature per le nuove cellule nervose durante lo sviluppo del sistema nervoso dell’embrione.
Nervi cranici
I nervi cranici sono 12 coppie di nervi che si originano direttamente dal cervello e passano attraverso i fori del cranio anziché viaggiare lungo il midollo spinale. Questi nervi raccolgono e inviano informazioni tra il cervello e le parti del corpo, principalmente il collo e la testa.
Di queste 12 coppie, i nervi olfattivi e ottici derivano dal proencefalo e sono considerati parte del sistema nervoso centrale:
Nervi olfattivi (nervo cranico I): trasmettono informazioni sugli odori dalla parte superiore della cavità nasale alle lampadine olfattive alla base del cervello.
Nervi ottici (nervo cranico II): trasportano informazioni visive dalla retina ai nuclei visivi primari del cervello. Ogni nervo ottico è costituito da circa 1,7 milioni di fibre nervose.
Malattie del sistema nervoso centrale
Di seguito sono elencate le principali cause di disturbi che interessano il sistema nervoso centrale:
Trauma: a seconda del sito della lesione, i sintomi possono variare notevolmente, dalla paralisi ai disturbi dell’umore.
Infezioni: alcuni microrganismi e virus possono invadere il sistema nervoso centrale; questi includono funghi, come la meningite criptococcica; protozoi, come la malaria; batteri, come nel caso della lebbra o dei virus.
Degenerazione: in alcuni casi, il midollo spinale o il cervello possono subire degenerazione. Un esempio è la malattia di Parkinson, che comporta la graduale degenerazione delle cellule produttrici di dopamina nei gangli della base.
Difetti strutturali: gli esempi più comuni sono i difetti alla nascita, come l’anencefalia, dove mancano parti del cranio, del cervello e del cuoio capelluto.
Tumori: sia tumori cancerosi che non cancerogeni possono colpire parti del sistema nervoso centrale, causando danni e una serie di sintomi a seconda della loro localizzazione.
Disturbi autoimmuni: in alcuni casi, il sistema immunitario di un individuo può attaccare cellule sane. Ad esempio, l’encefalomielite acuta disseminata è caratterizzata da una risposta immunitaria contro il cervello e il midollo spinale, attaccando la mielina (l’isolamento dei nervi) e, quindi, danneggiando la sostanza bianca.
Ictus: un ictus è un’interruzione del flusso sanguigno al cervello; la conseguente mancanza di ossigeno causa la morte dei tessuti nella zona interessata.
Differenza tra il sistema nervoso centrale e il sistema nervoso periferico
Il termine sistema nervoso periferico (PNS) si riferisce a qualsiasi parte del sistema nervoso situata al di fuori del cervello e del midollo spinale. Il sistema nervoso centrale è separato dal sistema nervoso periferico, sebbene i due sistemi siano interconnessi.
Esistono numerose differenze tra CNS e PNS; una di queste è la dimensione delle cellule. Gli assoni nervosi del sistema nervoso centrale (le sottili proiezioni delle cellule nervose che trasmettono impulsi) sono molto più brevi. Gli assoni nervosi del PNS possono estendersi fino a 1 metro (ad esempio, il nervo che attiva l’alluce), mentre all’interno del sistema nervoso centrale raramente superano i pochi millimetri.
Un’altra importante differenza riguarda la rigenerazione (ricrescita delle cellule). Gran parte del PNS ha la capacità di rigenerarsi; se un nervo al dito viene reciso, può ricrescere. Il CNS, tuttavia, non possiede questa capacità.
I componenti del sistema nervoso centrale possono essere ulteriormente suddivisi in molteplici parti. Di seguito, descriveremo alcune di queste sezioni in modo più dettagliato.
Prospettive Recenti e Ricerche sul Sistema Nervoso Centrale
Negli ultimi anni, la ricerca sul sistema nervoso centrale ha fatto significativi progressi. Nuove scoperte nel campo delle neuroscienze hanno rivelato dettagli cruciali su come il cervello si adatta e si rimodella in risposta a esperienze e traumi. Ad esempio, studi recenti hanno dimostrato che le cellule staminali nel cervello adulto possono contribuire alla rigenerazione neuronale, un’area che potrebbe rivoluzionare le terapie per malattie neurodegenerative.
Inoltre, la neuroscienza comportamentale ha fornito nuove intuizioni sulla connessione tra salute mentale e fisiologia cerebrale. Ricerche mostrano che lo stress cronico può alterare la chimica del cervello, influenzando negativamente la memoria e la funzione cognitiva. Questo ha portato a un crescente interesse per interventi terapeutici che puntano a modificare questi processi, come la meditazione e la terapia cognitivo-comportamentale.
Statistiche recenti indicano che le malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer e il Parkinson, stanno aumentando in prevalenza, rendendo urgente la necessità di una ricerca continua. In Italia, sono stati avviati progetti innovativi per lo studio delle malattie neurodegenerative, con approcci interdisciplinari che uniscono neurologia, genetica e psicologia.
In conclusione, il sistema nervoso centrale rimane un campo di ricerca affascinante e in continua evoluzione, con molte domande ancora aperte. Comprendere meglio il SNC non solo ci aiuta a trattare meglio le malattie, ma ci offre anche la possibilità di migliorare la qualità della vita attraverso nuove terapie e tecnologie emergenti.
