Sistema nervoso e chimica: sinapsi e neurotrasmettitori

Il sistema nervoso è un complesso sistema biologico che coordina e regola le attività del corpo umano. Esso  è costituito dal sistema nervoso periferico formato dall’insieme delle fibre nervose e dei gangli nervosi e dal sistema nervoso centrale.
Quest’ultimo raccoglie e rielabora le informazioni raccolte dal sistema nervoso periferico e da cui partono informazioni da distribuire attraverso lo stesso sistema nervoso periferico.

Le varie attività del sistema nervoso possono essere raggruppate in tre funzioni ovvero funzione sensoriale, integrativa, motoria.

Milioni di recettori sensoriali rilevano i cambiamenti, chiamati stimoli, che si verificano all’interno e all’esterno del corpo monitorando, ad esempio, temperatura, luce e suono dall’ambiente esterno. All’interno del corpo i recettori rilevano, ad esempio, variazioni di pressione, pH, concentrazione di anidride carbonica e livelli di vari elettroliti.

Queste informazioni, chiamate input sensoriali, sono convertiti in segnali elettrici chiamati impulsi nervosi e trasmessi al cervello dove sono elaborate e integrate contribuendo alla regolazione emotiva, apprendimento, comportamento e alla partecipazione alla vita quotidiana.

Sulla base dell’input sensoriale e dell’integrazione, il sistema nervoso risponde inviando segnali ai muscoli, facendoli contrarre, o alle ghiandole, inducendole a produrre secrezioni.

Sinapsi e sistema nervoso

Il sistema nervoso è composto da cellule specializzate chiamate neuroni, che comunicano tra loro attraverso segnali chimici chiamati neurotrasmettitori che sono sostanze chimiche sintetizzate e rilasciate dai neuroni per trasmettere segnali elettrochimici tra di loro veicolando le informazioni fra i neuroni attraverso la trasmissione sinaptica.

Essi agiscono a livello delle sinapsi chimiche, siti di contatto funzionali tra due neuroni o tra un neurone e un altro genere di cellula. Le sinapsi costituiscono un meccanismo fondamentale per il funzionamento del sistema nervoso, poiché consentono la trasmissione di segnali e l’integrazione delle informazioni tra le cellule nervose. Questo processo è essenziale per la comunicazione e il coordinamento delle funzioni cerebrali, come la percezione, la memoria, il movimento e molte altre attività cognitive e fisiologiche.

Le sinapsi chimiche sono connessioni tra due neuroni o tra un neurone e una cellula non neuronale come una cellula muscolare, ghiandolare o sensoriale. Il complesso sinaptico comprende tre elementi: terminale presinaptico, spazio sinaptico e membrana post-sinaptica.

Il neurone presinaptico rilascia un neurotrasmettitore che diffonde nello spazio sinaptico e si lega a recettori specifici localizzati sulla membrana postsinaptica con conseguente modificazione della permeabilità agli ioni della membrana postsinaptica stessa. Ciò determina sulla membrana postsinaptica un cambiamento del potenziale di membrana, detto potenziale postsinaptico.

cellule nervose da Chimicamo
cellule nervose

Quando i neurotrasmettitori si legano ai recettori, si verifica una risposta nel neurone postsinaptico o nella cellula bersaglio. Questa risposta può essere di tipo eccitatorio, dove viene facilitata la generazione di un potenziale d’azione nel neurone postsinaptico, o di tipo inibitorio, dove viene ostacolata la generazione di un potenziale d’azione. L’equilibrio tra eccitazione e inibizione sinaptica è fondamentale per il corretto funzionamento del sistema nervoso e per la regolazione di processi fisiologici complessi.

Le sinapsi elettriche si trovano in tutti i sistemi nervosi compreso il cervello umano e in esse la trasmissione dell’informazione avviene attraverso segnali elettrici diretti, senza l’intermediazione di neurotrasmettitori chimici. In questo tipo di sinapsi, i neuroni sono direttamente connessi da giunzioni chiamate mediante una giunzione comunicante detta anche gap junction.

Neurotrasmettitori e sistema nervoso

I  neurotrasmettitori sono messaggeri chimici endogeni, che permettono la comunicazione tra neuroni e la comunicazione tra i neuroni e il resto del corpo e trasmettono una delle tre possibili azioni nei loro messaggi, a seconda del neurotrasmettitore specifico.

In relazione al tipo di risposta prodotta, i neurotrasmettitori possono essere eccitatori come glutammato, adrenalina e noradrenalina o inibitori come l’acido γ-amminobutirrico (GABA), la glicina e la serotonina.

Si conoscono almeno 100 neurotrasmettitori e si ritiene che ve ne siano molti altri non ancora scoperti. Possono essere raggruppati in tipi in base alla loro natura chimica. Alcune delle categorie più note sono quelli derivati da amminoacidi che sono coinvolti nella maggior parte delle funzioni del sistema nervoso.

Tra essi il glutammato che un ruolo chiave nelle funzioni cognitive come il pensiero, l’apprendimento e la memoria. Gli squilibri nei livelli di glutammato sono associati al morbo di Alzheimer, alla demenza, al morbo di Parkinson e alle convulsioni .

GABA da Chimicamo
GABA

L’ acido γ-amminobutirrico  regola l’attività cerebrale per prevenire ansia , irritabilità, concentrazione, sonno, convulsioni e depressione. La glicina è coinvolta nel controllo dell’elaborazione dell’udito, della trasmissione del dolore e del metabolismo.

Vi sono poi i neurotrasmettitori monoamminici che contengono un gruppo amminico legato a un anello aromatico da una catena a due atomi di carbonio e svolgono ruoli diversi nel sistema nervoso e regolano la coscienza, la cognizione, l’attenzione e l’emozione.

serotonina da Chimicamo
serotonina

Tra essi la serotonina che aiuta a regolare l’umore, il sonno, la sessualità, l’ansia, l’appetito e il dolore, l’istamina che dilata i vasi sanguigni, aumenta la permeabilità delle pareti capillari, contrae la muscolatura liscia dei vari tessuti, stimola la secrezione gastrica e agisce sul muscolo cardiaco.

La dopamina contribuisce alla funzione motoria e all’umore e, agendo sul sistema nervoso simpatico, produce effetti quali aumento della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca.

L’adrenalina è una catecolammina la cui secrezione nel sangue induce una serie di risposte che preparano l’organismo a “lottare o fuggire”.

acetilcolina da Chimicamo
acetilcolina

Tra i neuropeptidi ovvero messaggeri chimici costituiti da piccole catene di amminoacidi che sono sintetizzate e rilasciate dai neuroni vi è l’acetilcolina che svolge una serie di funzioni nel sistema nervoso centrale e periferico. Il neurologo britannico, premio Nobel per la medicina nel 1936 Sir Henry Hallet Dale scoprì per primo questa molecola nel 1914.

L’acetilcolina svolge un ruolo nelle contrazioni muscolari, nella memoria, nella motivazione, nel desiderio sessuale, nel sonno e nell’apprendimento.

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