Perché gli animali hanno bisogno di controllo e coordinazione?
Ogni azione, dal battere le palpebre al correre, richiede che tante parti del corpo lavorino insieme nel momento giusto. Questo lavoro di squadra è la coordinazione. Negli animali la fanno due sistemi: il sistema nervoso, veloce (messaggi elettrici nei nervi), e il sistema endocrino, più lento (ormoni nel sangue).
Speciali terminazioni nervose chiamate recettori captano i cambiamenti intorno a noi (stimoli): la luce negli occhi, il suono nelle orecchie, l'odore nel naso (recettori olfattivi), il sapore sulla lingua (recettori gustativi), il tatto e il caldo nella pelle.
Il neurone: struttura e viaggio del messaggio
Il neurone è l'unità di lavoro del sistema nervoso. Ha tre parti:
- Dendriti: rami corti che raccolgono il messaggio.
- Corpo cellulare: contiene il nucleo ed elabora il messaggio.
- Assone: una lunga fibra che porta il messaggio lontano, come impulso elettrico, fino alla terminazione nervosa.
Il messaggio viaggia sempre in una sola direzione: dendrite → corpo cellulare → assone → terminazione nervosa.
Sinapsi
Due neuroni non si toccano. Il piccolo spazio tra la fine di uno e l'inizio del successivo è la sinapsi. Alla terminazione nervosa l'impulso elettrico fa rilasciare alla cellula delle sostanze chimiche. Queste attraversano lo spazio e fanno partire un nuovo impulso nel neurone successivo. Lo stesso accade dove un nervo incontra una cellula muscolare o di una ghiandola.
Riflesso e arco riflesso
Un riflesso è una risposta improvvisa e automatica a uno stimolo, data senza pensare. Esempi: ritirarsi da una fiamma, chiudere gli occhi davanti a una luce forte, starnutire, tossire, il riflesso del ginocchio.
Il percorso del messaggio è l'arco riflesso: recettore (pelle) → neurone sensitivo → neurone di collegamento nel midollo spinale → neurone motore → effettore (muscolo). È il midollo spinale a decidere, perciò la risposta è velocissima. Il messaggio prosegue anche verso il cervello, che se ne accorge dopo.
Perché esistono gli archi riflessi? Pensare con il cervello richiede tempo; in caso di pericolo quel ritardo potrebbe fare danni. Gli archi riflessi si sono sviluppati in animali con sistemi nervosi semplici e servono ancora a noi.
Sistema nervoso umano: centrale e periferico
Il sistema nervoso centrale (SNC) è formato da cervello e midollo spinale. Il sistema nervoso periferico è l'insieme dei nervi che collegano il SNC al corpo: i nervi cranici che partono dal cervello e i nervi spinali che partono dal midollo spinale.
Le azioni che scegliamo (scrivere, calciare un pallone) sono volontarie e controllate dall'encefalo anteriore. Azioni come battito del cuore, respirazione e salivazione sono involontarie e controllate dall'encefalo medio e posteriore.
Cervello umano: encefalo anteriore, medio e posteriore
- Encefalo anteriore (cervello vero e proprio, cerebrum): è la parte più grande, quella che pensa. Ha aree che ricevono le sensazioni (vista, udito, olfatto, tatto), aree che collegano e conservano le informazioni (memoria, apprendimento) e aree che mandano ordini ai muscoli volontari. Anche la sensazione di fame nasce da un centro qui.
- Encefalo medio: collega l'encefalo anteriore e quello posteriore e gestisce alcune azioni involontarie, come i riflessi di occhi e testa.
- Encefalo posteriore: il cervelletto mantiene postura ed equilibrio e rende precisi i movimenti (camminare in linea retta, prendere una matita); il midollo allungato controlla battito del cuore, pressione del sangue, respirazione, salivazione e vomito; il ponte aiuta a controllare la respirazione.
Come sono protetti il cervello e il midollo spinale?
Il tessuto nervoso è molle e delicato. Il cervello sta dentro il cranio osseo ed è circondato da un sacchetto pieno di liquido che funziona da ammortizzatore. Il midollo spinale è protetto dalla colonna vertebrale (la spina dorsale), una catena di ossa a forma di anello.
Come fa il tessuto nervoso a provocare un'azione?
Quando l'impulso di un nervo motore arriva a un muscolo, le cellule muscolari cambiano forma. Dentro le cellule muscolari ci sono speciali proteine che cambiano disposizione in risposta all'impulso elettrico, e così la cellula si accorcia. Molte cellule che si accorciano insieme tirano un osso e creano il movimento. I muscoli che muoviamo a volontà sono muscoli volontari; i muscoli del cuore e dell'intestino sono involontari.
Consiglio per le verifiche: lo schema o il percorso dell'arco riflesso, il disegno del neurone e le funzioni delle parti del cervello sono domande molto frequenti.
Formule e definizioni chiave
- Neurone: dendrite → corpo cellulare → assone → terminazione nervosa (flusso in un solo senso)
- Sinapsi: impulso elettrico → sostanza chimica attraverso lo spazio → nuovo impulso elettrico
- Arco riflesso: recettore → neurone sensitivo → neurone di collegamento (midollo spinale) → neurone motore → effettore
- SNC = cervello + midollo spinale; SNP = nervi cranici + nervi spinali
- Encefalo anteriore: pensiero, sensi, azioni volontarie, fame
- Encefalo medio: riflessi involontari di occhi e testa
- Encefalo posteriore: cervelletto (equilibrio), midollo allungato (battito, respirazione, vomito), ponte (respirazione)
- Protezione: cranio + cuscino di liquido (cervello); colonna vertebrale (midollo spinale)
Esempi svolti
1. Indica la parte del neurone in cui l'informazione viene raccolta per prima e la parte lungo cui viaggia come impulso.
L'informazione è raccolta dai dendriti. Poi viaggia lungo l'assone come impulso elettrico.
2. Pesti una puntina e sollevi subito il piede. Descrivi il percorso del messaggio.
Recettori del dolore nella pelle del piede → neurone sensitivo → midollo spinale, dove un neurone di collegamento passa il segnale → neurone motore → i muscoli della gamba si contraggono e alzano il piede. Questo è un arco riflesso; il cervello lo viene a sapere un attimo dopo.
3. Dopo un colpo alla testa, una persona cammina in modo instabile e non riesce ad afferrare con precisione oggetti piccoli. Quale parte del cervello è probabilmente danneggiata?
Il cervelletto, parte dell'encefalo posteriore. Mantiene l'equilibrio e rende precisi i movimenti volontari.
4. Perché il messaggio può attraversare la sinapsi in un solo senso?
Solo la terminazione nervosa (fine dell'assone) rilascia le sostanze chimiche; il lato del dendrite le riceve soltanto. Quindi il segnale va dall'assone di un neurone al dendrite del successivo, mai all'indietro.
5. Pensare a cosa mangiare a pranzo è un riflesso? Spiega.
No. Servono memoria, scelta e decisione nell'encefalo anteriore e ci vuole tempo. Un riflesso è automatico, veloce e gestito dal midollo spinale o dalla parte bassa del cervello.
Errori comuni
- Dire che il cervello controlla un riflesso. Decide il midollo spinale; il cervello viene informato dopo.
- Scrivere il percorso del neurone al contrario (da assone a dendrite dentro lo stesso neurone). Il giusto ordine è dendrite → corpo cellulare → assone.
- Pensare che i neuroni si tocchino. C'è sempre uno spazio, la sinapsi, attraversato da sostanze chimiche.
- Confondere cervelletto e cervello. Il cervello (encefalo anteriore) pensa; il cervelletto (encefalo posteriore) dà equilibrio.