In questo spazio si parla spesso di neuroscienze (più precisamente di neuroscienze cognitive). Benché il sottoscritto non si un neuroscienziato non mi posso esimere dall’illustrare alcuni elementi base del neurone all’interno del sistema nervoso. Un neurone è una cellula nervosa, l’elemento costitutivo di base del sistema nervoso centrale e del sistema nervoso periferico. I neuroni sono simili alle altre cellule del corpo umano in diversi modi, ma c’è una differenza chiave tra i neuroni e le altre cellule. I neuroni sono specializzati nella trasmissione di informazioni in tutto il corpo in modo da poter camminare, parlare ed elaborare le informazioni.

Questo articolo, oltre ad illustrare le caratteristiche di base del neurone ci permette anche di “accarezzare” alcuni aspetti di cui sempre più spesso argomentiamo ma che magari non ne conosciamo la relazione con i neuroni. I nostri sensi, le azioni motorie, i riflessi, la serotonina (conosciuto come ormone della felicità), la dopamina, le endorfine, la relazione con disturbi come l’Alzheimer, il Parkinson o la Schizofrenia. Leggetelo con leggerezza se volete semplicemente colmare alcune curiosità o, se desiderate, potete approfondire il tema con la linkografia e la bibliografia riportata in calce o con i riferimenti all’interno.

Panoramica

Queste cellule nervose altamente specializzate sono responsabili della comunicazione delle informazioni sia in forma chimica che elettrica. Ci sono anche diversi tipi di neuroni responsabili di diversi compiti nel corpo umano, tra cui neuroni sensoriali, motoneuroni e interneuroni. Sono disponibili in diverse forme e dimensioni a seconda della loro posizione e dello scopo specifici.

In questo articolo, imparerai di più sulla struttura e la funzione di un neurone, su come comunicano tra loro e su come sono simili e diversi dalle altre cellule del nostro corpo.

Struttura di un neurone

Ci sono tre parti fondamentali di un neurone: il corpo cellulare, i dendriti e l’assone. Tuttavia, tutti i neuroni variano un po’ per dimensioni, forma e caratteristiche a seconda della funzione e del ruolo del neurone.

Il corpo cellulare (o soma) contiene il nucleo e può essere paragonato a una piccola fabbrica che produce tutte le proteine necessarie per mantenere il neurone sano e funzionante. I dendriti e gli assoni si estendono dal corpo cellulare.

I dendriti sono le estensioni che si diramano dal corpo cellulare e ricevono segnali da altri neuroni. Alcuni neuroni hanno pochi rami dendritici, mentre altri sono altamente ramificati per ricevere una grande quantità di informazioni. Per esempio, un singolo neurone nel cervello può creare migliaia di connessioni con altri neuroni con i suoi dendriti.

L’assone si estende dal corpo cellulare ed è ciò che comunemente ci riferiamo come fibra nervosa. L’assone trasmette informazioni lontano dal corpo cellulare al termine del nervo. La maggior parte dei neuroni ha un solo assone, ed è spesso coperto da una sostanza grassa chiamata mielina che isola la fibra nervosa e aiuta a trasmettere il segnale. A seconda dell’area del corpo, alcuni neuroni hanno assoni molto corti, mentre altri possono essere piuttosto lunghi.

L’assone più lungo del corpo umano si estende dalla parte inferiore della colonna vertebrale all’alluce e ha una lunghezza media di poco meno di un metro!

Funzione di un neurone

Il sistema nervoso è composto da neuroni sensoriali, motoneuroni e interneuroni, ognuno con una funzione unica. Lavorano anche insieme per svolgere funzioni complesse nel corpo umano.

I neuroni sensoriali (o neuroni afferenti) trasportano informazioni dalle cellule del recettore sensoriale situate in tutto il corpo come gli occhi, le orecchie e la pelle, al cervello per l’elaborazione. I neuroni sensoriali ti aiutano a gustare, vedere, sentire e annusare. Possiamo anche sentire il tocco, la pressione e la temperatura.

I motoneuroni (o neuroni eferenti) trasmettono informazioni dal cervello ai muscoli e alle ghiandole del corpo per agire. Ci sono due tipi: i motoneuroni superiori e i motoneuroni inferiori. I motoneuroni superiori hanno origine nella corteccia motoria primaria del cervello e viaggiano lungo il midollo spinale. I motoneuroni inferiori continuano il segnale estendendosi dal midollo spinale ai muscoli e alle ghiandole bersagli¹. Ad esempio, attivando i motoneuroni delle fibre muscolari, puoi colpire una mosca, calciare una palla e masticare il cibo.

Gli interneuroni sono responsabili della comunicazione di informazioni tra neuroni sensoriali e motori attraverso il midollo spinale e il cervello. Movimenti complessi come camminare e parlare richiedono la coordinazione di molti muscoli. Ciò comporta un ciclo di feedback sensoriale-motorio che consente la messa a punto dei gesti in tempo reale. Gli interneuroni aiutano anche con azioni riflessive, come tirare la mano dalla stufa calda.

La comunicazione tra neurone e neurone

In che modo i neuroni trasmettono e ricevono informazioni? Affinché i neuroni comunichino, devono trasmettere informazioni sia all’interno del neurone che da un neurone all’altro. Questo processo utilizza sia segnali elettrici che messaggeri chimici.

Segnali elettrici

La comunicazione elettrica inizia quando i dendriti di un neurone ricevono uno stimolo da un assone di un altro neurone. Questo innesca un cambiamento nella carica elettrica della membrana cellulare chiamata depolarizzazione, che continua fino al corpo cellulare. Una volta che il segnale è arrivato all’inizio dell’assone, noto come hillock dell’assone, se l’impulso è abbastanza forte, viaggerà per tutta la lunghezza dell’assone sotto forma di un segnale elettrico noto come potenziale d’azione.

Messaggeri chimici

Una volta che un impulso elettrico ha raggiunto la fine di un assone (terminale dell’assone o terminazione nervosa), l’informazione deve essere trasmessa attraverso lo spazio sinaptico, lo spazio tra il terminale dell’assone di un neurone e il dendrite del neurone adiacente. Il neurone che invia il segnale è chiamato neurone presinaptico. Il neurone ricevente è chiamato neurone tepostsinaptico.

Il cambiamento della tensione al terminale dell’assone causato dal potenziale d’azione consente di rilasciare i neurotrasmettitori nello spazio tra il neurone presinaptico e il neurone postsinaptico, noto come gap sinaptico.

In alcuni casi, le sinapsi consentono la comunicazione elettrica attraverso il semplice flusso di ioni tra due neuroni². Tuttavia, la stragrande maggioranza delle sinapsi richiede che i messaggeri chimici (neurotrasmettitori) siano rilasciati nello spazio sinaptico, per essere raccolti dai recettori del neurone successivo.

Per fermare la comunicazione tra i neuroni, ci sono tre processi che possono avvenire. In un processo noto come ricaptazione, i neurotrasmettitori vengono riassorbiti dal neurone presinaptico da riutilizzare. In caso di degradazione, i neurotrasmettitori sono scomposti nel gap dagli enzimi. Altri neurotrasmettitori si diffonderanno semplicemente lontano dal divario sinaptico.

Neurotrasmettitori

I neurotrasmettitori sono una parte essenziale del nostro funzionamento quotidiano. Anche se non si sa esattamente quanti neurotrasmettitori esistano, gli scienziati hanno identificato più di 100 di questi messaggeri chimici³.

I neurotrasmettitori sono messaggeri chimici che vengono rilasciati dai terminali assoni per attraversare il divario sinaptico e raggiungere i siti recettori di altri neuroni. Quando i neurotrasmettitori si attaccano al loro specifico sito del recettore, come una serratura e una chiave, eccitano, inibiscono o modificano l’azione del neurone postsinaptico a seconda del tipo di neurotrasmettitore ricevuto.

I neurotrasmettitori eccitatori stimolano l’attività del sistema nervoso mentre i neurotrasmettitori inibitori fanno il contrario e smorzano l’attività del sistema nervoso. I neurotrasmettitori modulatori coordineranno l’attività di altri messaggeri chimici.

Un neurotrasmettitore eccitatorio può provocare l’innesco di una contrazione muscolare, il rilascio di un ormone da una ghiandola o semplicemente stimolare un altro potenziale d’azione nel neurone successivo.

Di seguito sono riportati solo alcuni dei principali neurotrasmettitori, i loro effetti noti e i disturbi a cui sono associati.

Acetilcolina: associata alla memoria, all’apprendimento e alle contrazioni muscolari. Una mancanza di acetilcolina nel cervello è associata al morbo di Alzheimer⁴.

Endorfine: Conosciute come il nostro “antidolorifico naturale”, questi messaggeri chimici sono simili ai farmaci oppiacei come la morfina, ma sono significativamente più forti. Il corpo rilascia endorfine in risposta a lesioni, paura o traumi. Le endorfine sono associate alle emozioni, alla percezione del dolore, alla risposta sessuale e al comportamento materno⁵⁶.

Dopamina: conosciuta come la “chimica del buon sentimento”, la dopamina è associata a sentimenti piacevoli, così come a motivazione, umore, attenzione e movimento. Il morbo di Parkinson è una malattia associata alla morte delle cellule produttrici di dopamina in alcune parti del cervello⁷, mentre i ricercatori hanno trovato forti legami tra schizofrenia e quantità eccessive di dopamina in altre parti del cervello⁸. 

Serotonolina: svolge un ruolo nella stabilizzazione dell’umore, nell’apprendimento e nella memoria, nella coagulazione del sangue, nella digestione, nella salute delle ossa e nel sonno. La serotonina è stata implicata in diversi disturbi mentali come depressione, ansia e disturbi ossessivo-compulsivi. Alcuni dei problemi di salute fisica associati sono disturbi gastrointestinali, ipertensione, aritmie cardiache e una condizione pericolosa per la vita chiamata sindrome serotoninergica⁹.

Per concludere, come si confrontano i neuroni con altre cellule

I neuroni sono simili ad altre cellule del corpo umano in vari modi, ma ci sono anche alcune differenze molto uniche.

Somiglianze

• Tutte le cellule del corpo sono circondate da una membrana che protegge la cellula.
• Il soma (corpo cellulare) di tutte le cellule del corpo contiene un nucleo che contiene informazioni genetiche.
• Il soma di tutte le cellule del corpo contiene gli stessi tipi di organelli che supportano la vita della cellula, compresi i mitocondri, i corpi di Golgi e il citoplasma.

Differenze

• I neuroni hanno strutture specializzate conosciute come dendriti e assoni, progettate per ricevere e trasmettere informazioni.
• I neuroni rilasciano messaggeri chimici noti come neurotrasmettitori nelle sinapsi, o nello spazio tra le cellule nervose, per comunicare tra loro.
• Generalmente, quando i neuroni muoiono non vengono sostituiti, come altre cellule sono nel corpo. Anche se i ricercatori hanno scoperto la neurogenesi, o la formazione di nuovi neuroni, si verifica in una parte del cervello (l’ippocampo)¹⁰.
• La ricerca ha dimostrato che nuove connessioni tra i neuroni si formano per tutta la vita mentre sperimentiamo e impariamo cose nuove.
• Se feriti, i neuroni possono riorganizzarsi e formare nuove connessioni, un processo noto come plasticità cerebrale¹¹.

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1. Stifani N. Motor neurons and the generation of spinal motor neuron diversity. Front Cell Neurosci. 2014;8. doi:10.3389/fncel.2014.00293 ↩︎
2. National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. Neuromuscular junction, how’s that function? ↩︎
3. Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al. Neuroscience. 3rd ed. Sunderland: Sinauer Associates; 2008. ↩︎
4. Ferreira-Vieira TH, Guimaraes IM, Silva FR, Ribeiro FM. Alzheimer’s disease: Targeting the cholinergic system. Curr Neuropharmacol. 2016;14(1):101-115. doi:10.2174/1570159×13666150716165726 ↩︎
5. Pilozzi A, Carro C, Huang X. Roles of β-endorphin in stress, behavior, neuroinflammation, and brain energy metabolism. IJMS. 2020;22(1):338. doi:10.3390/ijms22010338 ↩︎
6. Inagaki TK. Opioids and social connection. Curr Dir Psychol Sci. 2018;27(2):85-90. doi:10.1177/0963721417735531 ↩︎
7. National Institute on Aging. Parkinson’s disease: causes, symptoms, and treatments. ↩︎
8. Brisch R, Saniotis A, Wolf R, et al. The role of dopamine in schizophrenia from a neurobiological and evolutionary perspective: Old fashioned, but still in vogue. Front Psychiatry. 2014;5:47. doi:10.3389/fpsyt.2014.00047 ↩︎
9. De Deurwaerdère P, Di Giovanni G. Serotonin in health and disease. IJMS. 2020;21(10):3500. doi:10.3390%2Fijms21103500 ↩︎
10. Kumar A, Pareek V, Faiq MA, Ghosh SK, Kumari C. Adult neurogenesis in humans: A review of basic concepts, history, current research, and clinical implications. Innov Clin Neurosci. 2019;16(5-6):30-37. ↩︎
11. Fuchs E, Flügge G. Adult neuroplasticity: More than 40 years of research. Neural Plasticity. 2014;2014:1-10. doi:10.1155/2014/541870 ↩︎