Struttura dei neuroni

I neuroni sono i mattoni centrali del sistema nervoso, 100 miliardi alla nascita. Come tutte le cellule, i neuroni sono composti da diverse parti, ognuna delle quali svolge una funzione specializzata (Figura 1). La superficie esterna di un neurone è costituita da una membrana semipermeabile. Questa membrana permette alle molecole più piccole e alle molecole senza carica elettrica di passare attraverso di essa, mentre ferma le molecole più grandi o altamente cariche.

Figura 1. Questa illustrazione mostra un neurone prototipo, che viene mielinizzato.

Il nucleo del neurone si trova nel soma, o corpo cellulare. Il soma ha estensioni ramificate note come dendriti. Il neurone è un piccolo processore di informazioni, e i dendriti servono come siti di input dove i segnali vengono ricevuti da altri neuroni. Questi segnali sono trasmessi elettricamente attraverso il soma e lungo una grande estensione dal soma conosciuta come l’assone, che termina in più pulsanti terminali. I bottoni terminali contengono vescicole sinaptiche che ospitano i neurotrasmettitori, i messaggeri chimici del sistema nervoso.

Gli assoni sono lunghi da una frazione di pollice a diversi metri. In alcuni assoni, le cellule gliali formano una sostanza grassa nota come guaina mielinica, che riveste l’assone e agisce come un isolante, aumentando la velocità con cui il segnale viaggia. La guaina mielinica è fondamentale per il normale funzionamento dei neuroni all’interno del sistema nervoso: la perdita dell’isolamento che fornisce può essere dannosa per la normale funzione. Per capire come funziona, consideriamo un esempio. La sclerosi multipla (SM), un disturbo autoimmune, comporta una perdita su larga scala della guaina mielinica sugli assoni in tutto il sistema nervoso. L’interferenza risultante nel segnale elettrico impedisce la rapida trasmissione delle informazioni da parte dei neuroni e può portare a una serie di sintomi, come vertigini, affaticamento, perdita di controllo motorio e disfunzioni sessuali. Mentre alcuni trattamenti possono aiutare a modificare il corso della malattia e a gestire alcuni sintomi, attualmente non esiste una cura nota per la sclerosi multipla.

Negli individui sani, il segnale neuronale si muove rapidamente lungo l’assone fino ai bottoni terminali, dove le vescicole sinaptiche rilasciano neurotrasmettitori nella sinapsi (Figura 2). La sinapsi è uno spazio molto piccolo tra due neuroni ed è un sito importante dove avviene la comunicazione tra i neuroni. Una volta che i neurotrasmettitori sono rilasciati nella sinapsi, viaggiano attraverso il piccolo spazio e si legano con i recettori corrispondenti sul dendrite di un neurone adiacente. I recettori, proteine sulla superficie cellulare dove i neurotrasmettitori si attaccano, variano in forma, con forme diverse che “corrispondono” a neurotrasmettitori diversi.

Come fa un neurotrasmettitore a “sapere” a quale recettore legarsi? Il neurotrasmettitore e il recettore hanno quella che viene chiamata una relazione “chiave e serratura”: i neurotrasmettitori specifici si adattano a recettori specifici come una chiave si adatta a una serratura. Il neurotrasmettitore si lega a qualsiasi recettore che si adatta.

Figura 2. (a) La sinapsi è lo spazio tra il bottone terminale di un neurone e il dendrite di un altro neurone. (b) In questa immagine pseudo-colorata da un microscopio elettronico a scansione, un bottone terminale (verde) è stato aperto per rivelare le vescicole sinaptiche (arancione e blu) all’interno. Ogni vescicola contiene circa 10.000 molecole di neurotrasmettitore. (credito b: modifica del lavoro di Tina Carvalho, NIH-NIGMS; dati della barra della scala da Matt Russell)