Neuroscienza

Le neuroscienze sono un insieme di discipline che studiano i vari aspetti morfofunzionali del sistema nervoso.

Le principali branche della ricerca biomedica sono: la farmacologia, la neurofisiologia, la biochimica, la biologia molecolare, la biologia cellulare e la neuroradiologia.

A differenza di altre discipline biologiche, quelle neuroscientifiche attingono anche da ambiti di studio quali psicologia e linguistica.

Le neuroscienze per definizione identificano il neurone come unità cellulare autonoma e indipendente del sistema nervoso.

COS’È E COME FUNZIONA IL NEURONE

I neuroni si trovano in due distretti principali: sistema nervoso centrale (SNC) e il sistema nervoso periferico (SNP).

Il sistema nervoso centrale comprende il cervello e il cervelletto, invece il sistema nervoso periferico comprende il midollo spinale e le sue diramazioni.

Il compito principale dei neuroni è quello di trasmettere informazioni.

Nel neurone c’è una parte ricevente e una parte emittente. Le strutture riceventi sono i dendriti, che partono dal corpo del neurone (che contiene il nucleo); invece la parte emittente è la zona terminale dell’assone dove sono presenti i cosiddetti bottoni sinaptici (che contengono le vescicole).

L’assone è la diramazione più lunga del neurone che può raggiungere più di un metro di lunghezza. È il distretto cellulare adibito alla trasmissione del segnale dal soma (corpo) della cellula fino ai bottoni e quindi alla cellula successiva.

L’assone si può collegare all’altro neurone attraverso tre giunzioni diverse:

In quasi tutti gli assoni ci sono delle cellule che avvolgono più volte lo stesso aiutando la trasmissione del segnale. Nel sistema nervoso centrale queste cellule sono gli oligodendrociti, in quello periferico vengono denominate cellule di Schwann. Gli assoni che contengono questi due tipi di cellule accessorie sono detti “mielinizzati” perché le suddette costituiscono la mielina (lo strato isolante multilamellare formato dai continui avvolgimenti della cellula attorno all’assone).

Si può paragonare questa guaina mielinica al rivestimento isolante dei cavi elettrici: senza di questo i cavi funzionerebbero molto più lentamente o non funzionerebbero affatto.

La membrana cellulare dell’assone è composta dalla mielina ed è polarizzata: vuol dire che all’esterno c’è una carica positiva e all’interno negativa. C’è quindi una differenza di potenziale (ddp).

Quando il segnale arriva all’inizio dell’assone (cono di emergenza, dove emergono tutti gli impulsi che arrivano dai dendriti e dal soma) si invertono le cariche nel singolo punto del segnale.

Il segnale si trasmette attraverso la membrana.

L’inversione della polarità si propaga autonomamente lungo l’assone in direzione del bottone sinaptico.

A questo punto il segnale attiverà delle proteine che faranno fondere le vescicole (sfere composte di materiale simile alla membrana cellulare che servono come contenitori e vettori dei neurotrasmettitori) con la membrana, liberando così il loro contenuto verso il neurone successivo.

PSICOFARMACOLOGIA

Le neuroscienze includono anche gli studi di psicofarmacologia (un settore scientifico che studia l’effetto dei farmaci sul comportamento e sulle funzioni psichiche superiori), attraverso i quali sono state analizzate l’attività dei nuclei cerebrali, vigilanza, sonno, espressione degli stati d’ansia, regolazione dei livelli emozionali. Attraverso questi studi si è potuta fare la sintesi di psicofarmaci usati per terapie degli stati nevrotici e psicotici.

Grazie a questi studi si è potuta fare una distinzione fra le attività mentali e le attività cerebrali. Le attività mentali comprendono: pensiero, emozioni, autocoscienza e volontà. Di quelle cerebrali invece fanno parte il movimento e la percezione del cinque sensi.

Entrambe le attività sono dovute a un unico meccanismo con il quale gli elementi neuronali e le cellule gliali (che insieme formano l’organo del cervello) comunicano fra loro e con il resto dell’organismo. Le attività mentali sono però frutto di una più complessa attività neuronale.

I neuroni, organizzati in reti, gangli, centri e altre strutture molto complesse, elaborano gli impulsi nervosi, li memorizzano ed emettono risposte comportamentali come il movimento in generale, la ricerca del cibo, l’accoppiamento, la fuga di fronte al pericolo ecc. Le unità di base di queste strutture a livello della corteccia cerebrale sono le colonne corticali, presenti nella corteccia dei Mammiferi in quantità proporzionale al numero dei neuroni.

Si stima che ognuna di queste strutture sia composta da un minimo di 500 a un massimo di 10.000 neuroni.

UN PO’ DI STORIA

Sebbene le ricerche neuroscientifiche siano molto antiche,  c’è stato un aumento dell’interesse dopo la seconda guerra mondiale.

È stato Camillo Golgi, nel 1897 a scoprire l’apparato di Golgi (un compartimento cellulare presente negli eucarioti, la cui funzione è quella di indirizzare il traffico delle molecole appena sintetizzate verso le giuste destinazioni) attraverso il metodo della “reazione nera”: un liquido che permetteva di colorare e mettere in evidenza i neuroni e le loro ramificazioni.

In modo separato, un neurofilosofo spagnolo contemporaneo di C. Golgi, Santiago Ramón Cajal fece una scoperta approfondendo i suoi studi.

Scoprì infatti che non vi era continuità tra le terminazioni delle cellule nervose e quindi ipotizzò che vi era un meccanismo per il trasporto dei messaggi.

Più avanti i due arrivarono alla scoperta di un impulso elettrico che correva lungo gli assoni per poi passare da un neurone all’altro.

Tra la fine del Ventesimo secolo e l’inizio del Ventunesimo secolo sono stati scoperti più di 60 neurotrasmettitori e sono stati fatti passi da gigante nello studio della genetica molecolare. Questo ha avuto un grosso impatto sulla neuroscienza: al momento si può riuscire ad individuare un gene anomalo o la sua mancanza in modo tale da riuscire a diagnosticare alcune malattie come la distrofia di Duchenne, il morbo di Huntington e il retinoblastoma.

Per la diagnosi di alcune malattie in cui sono presenti lesioni a livello cerebrale e spinale (ictus, morbo di Alzheimer, schizofrenia ed epilessia) è stato fondamentale lo sviluppo della risonanza magnetica nucleare (RMN) e della tomografia assiale computerizzata (TAC).

I neuroscienziati sono in costante crescita e si stanno impegnando per promuovere la conoscenza del sistema nervoso nella didattica e tra gli studenti.

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