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Il sistema nervoso centrale (SNC) umano è costituito dal cervello e dal midollo spinale, che insieme ospitano circa 100 miliardi di neuroni. Ogni neurone contiene un corpo cellulare che ne orchestra la funzione, dendriti che ricevono segnali da altri neuroni e un lungo assone che trasporta gli impulsi elettrici.
I segnali elettrici chiamati impulsi nervosi viaggiano lungo gli assoni, consentendo una rapida comunicazione all'interno del sistema nervoso.
La neurotrasmissione è la trasmissione di segnali da un neurone all'altro. Quando l’assone di un neurone si attiva, l’impulso nervoso risultante raggiunge i dendriti del neurone successivo. L'impulso avvia quindi un altro potenziale d'azione, propagando il messaggio ulteriormente lungo la catena. La velocità di questa trasmissione dipende in gran parte dalla presenza di mielina, una guaina isolante prodotta dalle cellule di Schwann nel sistema nervoso periferico (SNP) e dagli oligodendrociti nel sistema nervoso centrale. La mielina avvolge l'assone, lasciando spazi noti come nodi di Ranvier. Questa configurazione consente agli impulsi di saltare tra i nodi, un processo chiamato conduzione saltatoria, aumentando la velocità fino a circa 250 miglia all'ora.
Tutte le cellule mantengono un potenziale di membrana, la differenza di voltaggio attraverso la loro membrana. A riposo, un neurone ha una carica interna negativa, in gran parte dovuta a una maggiore concentrazione di ioni potassio (K⁺) all’interno della cellula e di ioni sodio (Na⁺) e cloruro (Cl⁻) all’esterno. Quando arriva uno stimolo, i canali Na⁺ voltaggio-dipendenti si aprono, lasciando che il Na⁺ penetri all'interno e depolarizzi la membrana. Questa depolarizzazione costituisce il potenziale d'azione, che dura solo 1-2 millisecondi. Poco dopo, i canali K⁺ voltaggio-dipendenti si riaprono, ripristinando la carica negativa (ripolarizzazione). Questo rapido ciclo di depolarizzazione e ripolarizzazione trasporta l'impulso elettrico lungo l'assone.
Al terminale dell'assone, il segnale elettrico viene convertito in chimico. I neurotrasmettitori vengono rilasciati nella fessura sinaptica – lo stretto spazio tra i neuroni – e si diffondono per legare i recettori sul dendrite del neurone postsinaptico. Il legame apre i canali ionici, alterando il potenziale di membrana della cellula postsinaptica e determinando se viene stimolata o inibita. Successivamente, i neurotrasmettitori vengono degradati enzimaticamente o riassorbiti (ricaptazione) per il riutilizzo. Questa segnalazione chimica si estende oltre i neuroni, consentendo al sistema nervoso di coordinare muscoli, ghiandole e altri organi.
