Fondamenti Anatomo-Fisiologici del Sistema Nervoso

Flashcard di vocabolario su anatomia e fisiologia cellulare del neurone, biofisica delle membrane, potenziale d'azione, trasmissione sinaptica, recettori e plasticità sinaptica.

Psicobiologia

Scienza che studia le basi biologiche del comportamento, analizzando sia le manifestazioni esteriori sia i processi interni che le hanno determinate.

Circuito nervoso

Gruppo di neuroni connessi sinapticamente tra loro che, scambiandosi informazioni, determinano i comportamenti e l'elaborazione percettiva della realtà.

Aree di Brodmann

Suddivisione della corteccia cerebrale in aree numerate basata su criteri citoarchitettonici, quali l'ampiezza degli strati corticali e la morfologia delle cellule.

Area di Broca

Area corticale situata nell'emisfero sinistro la cui lesione compromette selettivamente la produzione del linguaggio parlato, lasciando intatta la comprensione.

Area di Wernicke

Area corticale dell'emisfero sinistro la cui lesione compromette la comprensione verbale, determinando un eloquio fluente ma disorganizzato e privo di significato.

Fascicolo arcuato

Tratto di sostanza bianca che connette l'area di Broca con l'area di Wernicke; una sua lesione causa afasia di conduzione o compromissione mista del linguaggio.

Monticolo assonico (cono di emergenza)

Punto del soma cellulare da cui ha origine l'assone; possiede la soglia di depolarizzazione più bassa ed è la sede primaria di genesi del potenziale d'azione.

Compartimento di ingresso neuronale

Porzione del neurone costituita da soma e dendriti deputata alla ricezione degli input sinaptici provenienti da altri neuroni o da cellule sensoriali.

Compartimento di integrazione neuronale

Regione del neurone formata da soma e monticolo assonico che elabora i segnali graduati ricevuti in ingresso per determinare la risposta in uscita.

Compartimento di conduzione neuronale

Tratto assonale deputato alla propagazione rapida e non decrementale del segnale nervoso integrato verso il compartimento di uscita.

Compartimento di uscita neuronale

Struttura terminale dell'assone (arborizzazione terminale e bottoni sinaptici) responsabile del rilascio di neurotrasmettitore verso la cellula bersaglio.

Classificazione morfologica dei neuroni

Distinzione dei neuroni in base al numero di prolungamenti uscenti dal soma: unipolari (un solo processo), bipolari (due processi opposti) e multipolari (molteplici branche dendritiche e un singolo assone).

Microglia

Cellule gliali con proprietà fagocitarie e funzione immunitaria che sorvegliano il parenchima cerebrale ed eliminano scorie, patogeni e residui cellulari.

Astrociti

Cellule gliali multifunzionali responsabili del supporto meccanico, della funzione trofica, dell'accoppiamento neurovascolare e del sifoning del potassio extracellulare.

Oligodendrociti

Cellule gliali del sistema nervoso centrale responsabili della formazione della guaina mielinica attorno a molteplici segmenti assonici contemporaneamente.

Cellule di Schwann

Cellule gliali del sistema nervoso periferico deputate alla mielinizzazione degli assoni, ciascuna delle quali avvolge un singolo internodo di un solo assone.

Potenziale di membrana ($V_m$)

Differenza di potenziale elettrico ($V_i - V_e$) misurabile ai due lati della membrana plasmatica neuronale, pari a circa $-60/-65\,\text{mV}$ in condizioni di riposo.

Equilibrio di Gibbs-Donnan

Stato di equilibrio passivo raggiunto tra due compartimenti separati da una membrana semipermeabile in presenza di anioni non diffusibili, sostenuto da una differenza di potenziale elettrico.

Equazione di Nernst

Formula che definisce il potenziale di equilibrio per una singola specie ionica permeabile: $\Delta V = \frac{58}{z} \log_{10} \frac{[C]_e}{[C]_i}\ \text{mV}$, in cui il flusso netto attraverso la membrana risulta nullo.

Forza elettromotrice (f.e.m.)

Differenza algebrica tra il potenziale di membrana attuale e il potenziale di equilibrio elettrochimico di un dato ione ($\text{f.e.m.} = V_m - E_{\text{ione}}$), che ne definisce la spinta motrice netta.

Equazione di Goldman-Hodgkin-Katz

Equazione che quantifica il potenziale di membrana a riposo considerando simultaneamente le permeabilità ($P$) e le concentrazioni interne ed esterne di $\text{K}^+$, $\text{Na}^+$ e $\text{Cl}^-$.

Pompa sodio-potassio ATPasi

Enzima transmembrana elettrogenico che mantiene i gradienti ionici estrudendo $3\,\text{Na}^+$ e importando $2\,\text{K}^+$ contro gradiente mediante l'idrolisi di una molecola di ATP.

Depolarizzazione

Variazione transitoria del potenziale di membrana verso valori più positivi (o meno negativi) rispetto al potenziale di riposo, prodotta da una corrente netta entrante.

Iperpolarizzazione

Spostamento del potenziale di membrana verso valori più negativi rispetto al potenziale di riposo, indotto dall'uscita di cationi o dall'ingresso di anioni.

Ciclo a feedback positivo del sodio

Meccanismo rigenerativo in cui la depolarizzazione aumenta la conduttanza al sodio ($g_{\text{Na}}$), provocando un afflusso di $\text{Na}^+$ che depolarizza ulteriormente la membrana fino al picco del potenziale d'azione.

Ciclo a feedback negativo del potassio

Meccanismo retroattivo in cui la depolarizzazione stimola l'apertura tardiva dei canali $\text{K}^+$ voltaggio-dipendenti, causando un efflusso di cariche positive che ripolarizza la membrana verso il valore di riposo.

Voltage clamp

Metodica elettrofisiologica che impone e mantiene costante il potenziale di membrana tramite un circuito di retroazione a tre elettrodi per misurare sperimentalmente le correnti ioniche transmembrana.

Tetradotossina (TTX)

Neurotossina isolata dal pesce palla che blocca selettivamente i canali del sodio voltaggio-dipendenti, abolendo la corrente precoce di sodio senza alterare quella di potassio.

Tetraetilammonio (TEA)

Agente farmacologico che blocca in modo selettivo i canali del potassio voltaggio-dipendenti, consentendo l'isolamento della componente di corrente mediata dal sodio.

Periodo refrattario assoluto

Intervallo temporale immediatamente successivo al picco del potenziale d'azione in cui la cellula non può generare un secondo impulso, causato dalla completa inattivazione dei canali del sodio voltaggio-dipendenti.

Periodo refrattario relativo

Fase successiva al periodo assoluto in cui è possibile evocare un potenziale d'azione solo applicando stimoli di intensità soprasoglia, a causa dell'aumentata conduttanza al potassio e del recupero incompleto dei canali sodio.

Filtro di selettività

Strozzatura a dimensione atomica del poro acquoso di un canale ionico che seleziona la specie permeante in base al raggio ionico, alle interazioni elettrostatiche e all'energia di idratazione.

Sensore di potenziale (segmento S4)

Segmento transmembrana ricco di residui aminoacidici carichi positivamente presente nei canali voltaggio-dipendenti, il cui movimento fisico indotto dal campo elettrico genera la corrente di cancello.

Inattivazione ball and chain

Processo di chiusura rapida tipico dei canali $\text{Na}^+$ voltaggio-dipendenti operato da un peptide citoplasmatico sferico ancorato al poro che ne occlude l'accesso pur in presenza dello stimolo attivante.

Potenziale di inversione

Valore del potenziale di membrana in cui la corrente netta attraverso un canale o una sinapsi è pari a zero, corrispondente al potenziale di equilibrio se il canale è selettivo per una sola specie ionica.

Curva corrente-voltaggio dei canali passivi

Relazione lineare tra corrente e voltaggio ($I/V$) caratteristica dei canali non regolati dal voltaggio, la cui pendenza costante corrisponde alla conduttanza ohmica della membrana.

Curva corrente-voltaggio dei canali voltaggio-dipendenti

Relazione non lineare tra corrente e potenziale di membrana ($I/V$) che evidenzia l'assenza di conduttanza a riposo, l'attivazione a un potenziale di soglia e l'inversione di polarità della corrente al potenziale di equilibrio.

Canali potassio calcio-dipendenti

Canali per il $\text{K}^+$ che si aprono in risposta all'aumento di $\text{Ca}^{2+}$ citosolico intracellulare provocato da treni di potenziali d'azione, inducendo iperpolarizzazione e adattamento della scarica.

Corrente Ih

Corrente cationica mista a prevalenza entrante ($\text{Na}^+/\text{K}^+$) attivata dall'iperpolarizzazione cellulare mediante canali HCN, tipica dei neuroni talamici durante il sonno e delle cellule pacemaker cardiache.

Costante di spazio ($\lambda$)

Distanza dall'origine alla quale la variazione locale di voltaggio elettrotonico decade al $37\%$ del valore iniziale ($\lambda = \sqrt{R_m / R_a}$), determinando l'estensione della propagazione passiva.

Costante di tempo ($\tau$)

Tempo necessario affinché il potenziale di membrana raggiunga il $63\%$ del suo valore asintotico in risposta a un gradino di corrente ($\tau = R_m \cdot C_m$), determinando la velocità di risposta temporale.

Conduzione saltatoria

Propagazione discontinua e veloce del potenziale d'azione lungo gli assoni mielinizzati, in cui la corrente elettrotonica percorre l'internodo e rigenera l'impulso esclusivamente a livello dei nodi di Ranvier.

Sinapsi elettrica

Giunzione comunicante (gap junction) formata da coppie di connessoni che unisce fisicamente i citoplasmi cellulari, garantendo una trasmissione di segnale istantanea, priva di ritardo e bidirezionale.

Complesso SNARE

Macchinario proteico deputato all'esocitosi vescicolare formato da proteine V-SNARE (sulla vescicola) e T-SNARE (sulla membrana presinaptica), il cui accoppiamento guidato da $\text{Ca}^{2+}$ induce la fusione di membrana.

Potenziale di placca in miniatura (MEPP)

Depolarizzazione spontanea elementare della membrana postsinaptica dovuta al rilascio quantale casuale del contenuto di una singola vescicola di acetilcolina in assenza di potenziale d'azione.

Recettore ionotropico

Complesso macromolecolare postsinaptico comprendente un canale ionico intrinseco la cui apertura è direttamente controllata dal legame con il neurotrasmettitore, responsabile di risposte veloci.

Recettore metabotropico

Recettore di membrana a sette domini transmembrana accoppiato a proteine G che trasduce il legame del ligando mediante la sintesi intracellulare di secondi messaggeri e fosforilazioni proteiche lente.

Potenziale postsinaptico eccitatorio (EPSP)

Variazione graduata depolarizzante della membrana postsinaptica mediata da canali ionici non selettivi con potenziale di inversione prossimo a $0\,\text{mV}$, che incrementa la probabilità di scarica.

Potenziale postsinaptico inibitorio (IPSP)

Variazione graduata iperpolarizzante della membrana postsinaptica prodotta dall'apertura di canali selettivi per il cloro o per il potassio, che allontana il potenziale dal valore soglia.

Recettore NMDA

Recettore ionotropico del glutammato permeabile a $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$ e $\text{Ca}^{2+}$, contraddistinto da un blocco da $\text{Mg}^{2+}$ rimosso solo da depolarizzazione e operante come rilevatore di coincidenza hebbiana.

Relazione corrente-voltaggio della componente tardiva NMDA

Curva $I/V$ che illustra come la corrente sinaptica tardiva mediata da NMDA sia bloccata da APV e mostri voltaggio-dipendenza indotta dal magnesio rispetto alla componente precoce lineare non-NMDA.

Codice di frequenza

Modalità di trasmissione dell'informazione nervosa in cui l'intensità dello stimolo viene graduata in proporzione diretta al numero di potenziali d'azione prodotti per unità di tempo.

Codice di temporizzazione (timing)

Sistema di codifica temporale fine basato sui pattern di intervalli inter-impulso (Inter Spiking Interval, ISI), strutturato prevalentemente dall'azione modulatrice di sinapsi inibitorie.

Fenomeno source-sink (scarico della sorgente)

Meccanismo di shunt bioelettrico per cui una sinapsi inibitoria attiva posta a valle cortocircuita e azzera le correnti eccitatorie originate a monte prima che possano raggiungere il monticolo assonico.

Sistemi a proiezione diffusa

Insieme di circuiti originati da circoscritti nuclei sottocorticali (es. locus coeruleus, nuclei del rafe) che rilasciano neuromodulatori su ampie aree dell'encefalo modificandone complessivamente lo stato funzionale.

Plasticità sinaptica

Proprietà dei circuiti neurali di modificare in modo persistente la forza, la struttura e il numero delle connessioni sinaptiche in conseguenza dell'esperienza e dell'attività correlata.