La struttura del Sistema Nervoso

Riferimenti anatomici

Piani di sezione anatomica:

• piano sagittale mediano: è il piano di sezione risultante dalla divisione del cervello nelle due sue metà destra e sinistra. Sezioni parallele a tale piano sono nel piano sagittale
• piano orizzontale: è il piano parallelo al suolo e perpendicolare al piano sagittale e al piano coronale
• piano coronale: è il piano perpendicolare al suolo e al piano sagittale

Orientamento:

• rostrale: anteriore
• caudale: posteriore
• ventrale: al di sotto
• dorsale: al di sopra
• mediale: verso il centro
• laterale: verso la periferia

Il Sistema Nervoso Centrale (SNC)

Il sistema nervoso centrale è costituito dal cervello e dal midollo spinale. Il cervello dall'encefalo, dal cervelletto e dal tronco encefalico.

Cervello

• Encefalo: parte più rostrale e più grande. Diviso a metà nei due emisferi cerebrali separati dalla scissura interemisferica. Ogni emisfero controlla la parte controlaterale del corpo e ne riceve i segnali.
• Cervelletto: si trova in posizione ventrale-caudale rispetto all'encefalo, più semplicemente al di sotto dietro la nuca. Controlla principalmente il movimento. Gli emisferi cerebellari controllano la parte ipsilaterale del corpo.
• Tronco encefalico: complesso insieme di fibre e cellule. Regione nella quale vengono regolate funzioni vitali, come la respirazione, il battito cardiaco, ecc. Si può sopravvivere a lesioni a carico dell'encefalo e del cervelletto, ma una lesione al tronco encefalico porta rapidamente alla morte.

Midollo spinale

E' racchiuso nella spina dorsale, unito al tronco encefalico. E' il principale mezzo di conduzione delle informazioni dalla pelle e dai muscoli al cervello. La sua frattura provoca anestesia, ovvero l'impossibilità del controllo volontario da parte del cervello. Comunica attraverso i nervi spinali, che costituiscono il sistema nervoso periferico (SNP), e ognuno si unisce al midollo attraverso una radice dorsale ed una radice ventrale. Le radici dorsali portano informazioni al midollo. Le radici ventrali portano informazioni dal midollo.

Il Sistema Nervoso Periferico (SNP)

Tutto ciò che non fa parte del SNC, fa parte del SNP. Esso viene distinto in:

• SNP somatico: costituito da nervi spinali che innervano cute, giunture e muscoli adibiti al controllo volontario. Le contrazioni muscolari cono controllate dal midollo ventrale in cui sono posti i motoneuroni, i cui somi si trovano nel SNC. I neuroni somatosensoriali portano informazioni dalla pelle e dai muscoli attraverso le radici dorsali: i somi sono fuori dal SNC collocati in gangli delle radici dorsali.
• SNP viscerale: detto anche sistema nervoso autonomo (SNA). E' costituito da nervi che innervano gli organi interni, i vasi sanguigni e le ghiandole. Manda informazioni al SNC dalle viscere con le proprie funzioni come la pressione arteriosa o la concentrazione di ossigeno nel sangue.
• Assoni afferenti: portano informazioni verso il SNC.
• Assoni efferenti: portano informazioni dal SNC.

Meningi

Le meningi sono tre e ricoprono interamente il SNC. La membrana più esterna è la dura madre,  che è la più robusta simile al cuoio. Sotto vi è l'aracnoide, o membrana aracnoidea, i cui aspetto e consistenza sono come quelli di una tela di ragno. Al di sotto avremo uno spazio subaracnoideo che separa l'aracnoidea dall'ultima membrana: la pia madre che aderisce uniformemente all'intera superficie del SNC.

Sistema ventricolare

Il cervello è cavo. Il sistema ventricolare è costituito da canali e cavità riempite da liquido cefalorachidiano o cerebrospinale (LCS).

I nervi cranici

Sono dodici paia e sono i seguenti:

Sviluppo del SNC

Tubo neurale: l'embrione appare come un disco piatto con tre strati di cellule: l'endoderma, da cui si sviluppano i rivestimenti degli organi interni, il mesoderma, da cui si sviluppano ossa e muscoli e l'ectoderma, da cui si sviluppa il sistema nervoso vero e proprio a partire dalla placca neurale e la cute. Il primo stadio è la formazione del canale neurale le cui pareti sono dette pieghe neurali che poi si fonderanno, formando il tubo neurale dalle pareti del quale si formerà l'intero sistema nervoso. Una volta fuse, le pieghe spingono del materiale cellulare verso l'esterno denominato cresta neurale da cui derivano tutti i neuroni i cui somi si trovano nel SNP. Nel mesoderma sottostante si sviluppano contemporaneamente i somiti, da cui le 33 vertebre e i muscoli scheletrici i cui nervi sono detti motori somatici. Tale processo è detto neurulazione e dura 22 giorni dal momento del concepimento.

La differenziazione è quel processo che rende le strutture più elaborate e complesse. Tutto il cervello deriva dalle tre vescicole primitive del tubo neurale: proencefalo, mesencefalo e rombencefalo.

• Proencefalo: da questa vescicola, che si trova nella parte più rostrale del tubo, si svilupperanno altre vescicole secondarie: quelle ottiche e quelle telencefaliche tra cui si trova il diencefalo. Le vescicole ottiche diverranno successivamente nervi ottici e retine che fanno parte del cervello e non del SNP. Le vescicole telencefaliche costituisco il telencefalo e quindi i due emisferi. Sezionando coronalmente troviamo degli spazi colmi di LCS detti ventricoli laterali, mentre lo spazio al centro è detto terzo ventricolo. Il tessuto che circonda i ventricoli laterali è il telencefalo. Qui i neuroni formano la corteccia cerebrale e il telencefalo basale (due tipi diversi di sostanza grigia). Dal diencefalo avremo il talamo e l'ipotalamo. Gli assoni dei neuroni si uniscono poi a formare la sostanza bianca corticale (assoni che vanno da e verso la corteccia), il corpo calloso (contiguo alla sostanza bianca e collega i due emisferi, formato da robusti assoni) e la capsula interna (anch'essa contigua alla sostanza bianca, mette in comunicazione la corteccia col tronco encefalico e il talamo).
• Il proencefalo è la sede della percezione, della coscienza, del pensiero e dall'azione. La struttura principale è la corteccia cerebrale. L'olfatto è direttamente percepito dalla corteccia; la vista, l'udito e il tatto prima giungono al talamo da cui poi giungono alla corteccia. La sensazione è controlaterale. Alcuni assoni corticali formano il tratto corticospinale, importante via per il controllo volontario. L'ipotalamo, sotto il talamo, controlla il SNV e comunica anche con l'ipofisi.
• Mesencefalo: la superficie dorsale della vescicola mesencefalica si trasforma nel tetto, mentre la parte inferiore si chiama tegmento. Lo spazio colmo di LCS si restringe fino a formare l'acquedotto cerebrale, connesso al terzo ventricolo. E' la via di trasmissione delle informazione che vanno dal midollo spinale al proencefalo e viceversa. Contiene neuroni implicati nei sistemi sensoriali. E' attraversato dal tratto corticospinale. Se lesionato, avviene la cessazione del controllo del movimento volontario controlaterale. Il tetto si differenzia nei collicoli superiori (afferenze dagli occhi, quindi chiamato anche tetto ottico, controllo dei movimenti oculari, alcuni assoni si uniscono a formare il III e il IV nervi cranici) e nei collicoli inferiori (afferenze dalle orecchie, nessuna afferenza dagli occhi, ritrasmissione uditiva verso il talamo). Il tegmento contiene la substantia nigra e il nucleus rubens, importanti per il controllo volontario. Altri assoni in tutto il SNC regolano la coscienza, l'umore, il piacere e il dolore.
• Rombencefalo: dà vita a tre strutture: il cervelletto, il ponte e il midollo allungato, chiamato anche bulbo. Il cervelletto e il ponte si formano dalla metà rostrale (metencefalo), mentre il bulbo dalla metà caudale (mielencefalo). Il canale colmo di LCS diventa il IV ventricolo. Lungo la superficie ventrale transitano i due principali sistemi di sostanza bianca. In sezione, questi assoni hanno forma triangolari da cui piramidi bulbari. E' un punto di importante passaggio delle informazioni, dal proencefalo al midollo spinale e viceversa. Elaborazione delle informazioni sensoriali, controllo del movimento volontario e regolazione del SNA. Il cervelletto è un importante centro per il controllo del movimento, riceve afferenze dal ponte e dal midollo allungato le cui afferenze danno informazioni circa la localizzazione del corpo nello spazio, propriocezione. Il ponte connette la corteccia con il cervelletto e infatti sporge ventralmente dal tronco encefalico per favorire questi collegamenti. Gli assoni attraversano il ponte proseguendo caudalmente e una volta arrivato nel bulbo ciascun tratto piramidale attraversa la linea mediana tramite la decussazione (piramidale) per passare alla parte controlaterale del corpo. Nel bulbo ci sono funzioni sensoriali e motorie, come udito, tatto e gusto. Le informazioni dal midollo spinale al talamo.
• Midollo spinale: il lume del tubo si riduce e dà origine al canale spinale. La sostanza grigia ha l'aspetto di una farfalla (o H); la parte superiore è detta corno dorsale, quella inferiore corno ventrale. La sostanza grigia che si trova tra i corni ventrale e dorsale è chiamata zona intermedia. Il resto è sostanza bianca. I fasci di assoni posti dorsalmente sono detti colonne dorsali, quelli lateralmente colonne laterali e quelli ventralmente colonne ventrali. Il corno dorsale riceve afferenze sensoriali dalle radici dorsali; quelle del corno ventrale efferiscono verso le radici ventrali, quindi verso i muscoli. Le colonne dorsali afferiscono informazioni al cervello.

Caratteristiche particolari del SNC

Grande quantità di circonvoluzioni presenti sulla superficie. I canali sono detti solchi (o scissure), le protuberanze circonvoluzioni (o giri). Per poter essere contenute interamente nel cranio, la corteccia deve ripiegarsi più volte su se stessa. La corteccia è la sede del pensiero e del ragionamento, sena la quale un uomo sarebbe cieco, sordo, muto e incapace di iniziare movimenti volontari. La parte di corteccia che giace sotto l'osso temporale (in prossimità delle tempie) è detto lobo temporale, quella sotto l'osso frontale lobo frontale separato dal lobo parietale dal solco centrale sotto l'osso parietale e infine caudalmente sotto l'osso occipitale il lobo occipitale.

I tipi di corteccia cerebrale

I corpi cellulari dei neuroni corticali sono sempre organizzati in strati. Lo strato di neuroni più vicino alla superficie è separato dalla pia madre da uno strato molecolare (I strato) privo di neuroni. Almeno uno strato di cellule contiene cellule piramidali con grossi dendriti, detti dendriti apicali che arrivano fino al I strato. Medialmente al ventricolo laterale troviamo l'ippocampo a cui è connessa in posizione ventro-laterale la corteccia olfattiva che è contigua al bulbo olfattivo. La corteccia olfattiva è separata dalla neocorteccia tramite il solco rinale: la neocorteccia è solo nei mammiferi.

Aree della neocorteccia

Per suddividere la neocorteccia in aree differenti può essere usata la citoarchitettura, come fece Brodmann all'inizio del XX secolo costruendo una mappa citoarchitettonica in cui viene assegnato un numero a ciascuna area avente una citoarchitettura comune. Aree corticali con aspetto differente sottendono funzioni differenti.

Durante l'evoluzione, è cambiata la quantità di corteccia, ma non la sua struttura base. Secondo Krubitzer la neocorteccia consisteva di tre tipi di corteccia:

1. La prima corteccia comprende le aree sensoriali primarie
2. La seconda corteccia comprende le aree sensoriali secondarie
3. La terza corteccia comprende le aree motorie

Esiste comunque una porzione considerevole di cervello umano, nei lobi frontale e temporale, comprendente le aree associative, una caratteristica notevole del cervello dei primati. La comparsa della "mente" è correlata in massimo grado con l'espansione del lobo frontale.