Nei precedenti articoli abbiamo descritto il fenomeno della comunicazione nervosa partendo dall’origine del segnale: il potenziale d’azione. Abbiamo visto poi come procede la conduzione di tale segnale, descrivendo le sinapsi. Con questo articolo chiudiamo il capitolo riguardante i segnali nervosi descrivendo la trasmissione dell’informazione nervosa.
Comunicazione nervosa
La trasmissione dell’informazione nervosa non è sempre un processo 1:1. Capita frequentemente che un singolo neurone presinaptico si ramifichi per entrare in contatto con diversi neuroni postsinaptici. Questo modello prende il nome di divergenza.
Allo stesso modo può accadere il contrario, cioè che molti neuroni presinaptici prendano contatto con un numero inferiore di neuroni postsinaptici. Quando molti neuroni convergono verso un numero inferiore di neuroni si parla di convergenza.
Nel fenomeno della convergenza la risposta del neurone postsinaptico dipende dalla combinazione dei vari segnali in ingresso. Ricordiamo che per scatenare una reazione il segnale deve avere un’intensità minima, se il segnale è sottosoglia non ci sarà alcuna risposta.
Sommazione spaziale
Ma cosa succede se molti potenziali sotto soglia convergono? Un arrivo simultaneo di molti potenziali graduati sottosoglia potrebbe generare un potenziale d’azione. Questo accade perché i potenziali graduati dei vari neuroni si sommano tra loro e, una volta arrivati nella zona trigger, possono generare un potenziale d’azione. Questo fenomeno viene chiamato sommazione spaziale. Il termine spaziale indica che i potenziali graduati hanno origine in diversi punti del neurone (cioè arrivano da neuroni diversi). È possibile che si verifichi anche l’effetto contrario. Se un neurone scarica con un potenziale graduato soprasoglia (eccitatorio) e altri neuroni rilasciano neurotrasmettitori inibitori, è possibile che il segnale inibitorio prevalga su quello eccitatorio annullandone l’effetto. In questo caso la somma dei potenziali graduati non è sufficiente ad innescare un potenziale d’azione.
Sommazione temporale
La sommazione temporale indica la somma dei potenziali graduati che si sovrappongono. Nella sommazione temporale i potenziali graduati sottosoglia arrivano dallo stesso neurone. In questo caso due potenziali graduati sottosoglia possono sommarsi e dare vita ad un potenziale d’azione. Per fare ciò è necessario che la distanza di tempo tra i due potenziali sia breve altrimenti non si avrà alcun effetto.
I fenomeni di sommazione indicano che i neuroni sono in grado di integrare i segnali che ricevono. Questa caratteristica prende il nome di integrazione postsianptica.
Plasticità sinaptica
La regolazione delle attività a livello delle sinapsi viene chiamata plasticità sinaptica. Questo fenomeno può far aumentare l’attività a livello della sinapsi (potenziamento) oppure può farla diminuire (depressione). Del potenziamento a lungo termine (LTP) e della depressione a lungo termine (LTD) abbiamo parlato qui Neurofisiologia dell’apprendimento.
Un elemento fondamentale nei cambiamenti a lungo termine è l’aminoacido glutammato. Come descritto nel precedente articolo, il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio del SNC. Nel potenziamento a lungo termine quando i neuroni presinaptici rilasciano il glutammato, esso si lega ad entrambi i suoi recettori (AMPA e NMDA).
I recettori AMPA aprono un canale cationico che fa entrare il Na+ che depolarizza la cellula. Il legame del glutammato col recettore NMDA e la depolarizzazione fanno uscire il Mg2+ che blocca l’ingresso del Ca2+. Senza Mg2+ il calcio è libero di entrare nel citoplasma dove innesca vie di secondi messaggeri. Di conseguenza la cellula postsinaptica diventa più sensibile al glutammato a causa dell’inserimento di altri recettori per il glutammato (azione causata dai secondi messaggeri attivati dal calcio).
Oltre a questo, la cellula postsinaptica rilascia una sostanza che agisce sulla cellula presinaptica per aumentare il rilascio di glutammato. Nella depressione a lungo termine i neuroni postsinaptici ritirano i recettori AMPA dalla membrana diminuendo l’uptake del glutammato.
I ricercatori ritengono che il potenziamento e la depressione a lungo termine siano correlati con i processi di apprendimento. Per questo motivo è importante continuare a fornire stimoli ed incoraggiare l’apprendimento anche in età avanzata.