IV
I centri di controllo del corpo

Il sistema nervoso centrale

Il sistema nervoso centrale è composto da cervello e midollo spinale, e questi a loro volta sono composti in prima linea da neuroni, le cellule nervose che inviano e ricevono segnali. Ogni neurone consta di un corpo cellulare con un certo numero di protuberanze: quelle che inviano segnali sono chiamate assoni, mentre quelle che ricevono segnali sono chiamate dendriti. Spesso una cellula dispone di un unico, lungo assone. Ognuno di noi ha più di 100 miliardi di neuroni.

I neuroni si scambiano continuamente informazioni tra loro. Un singolo neurone può inviare e ricevere segnali da 200.000 altri neuroni. Quando un nervo viene attivato, una corrente elettrica debole, ma estremamente rapida, lo attraversa da un’estremità all’altra; la leggera carica negativa, che di solito si misura sulla superficie esterna della cellula nervosa in stato di riposo, per un breve momento diventa positiva. Quando l’impulso raggiunge l’estremità del nervo, innesca il rilascio di messaggeri chimici, conosciuti con il nome di sostanze messaggere o neurotrasmettitori.

La connessione tra due nervi o tra un nervo e un organo è chiamata sinapsi. I recettori sul neurone o sull’organo bersaglio fungono da punti di contatto, qualcosa di simile alla presa elettrica nel muro. Essi ricevono la sostanza trasmettitrice che viene rilasciata, e avviano una reazione all’interno della cellula ricevente. Così si propaga il segnale, attivando la cellula nervosa, ghiandolare o muscolare seguente.

Il sistema nervoso centrale esercita un sorprendente controllo grazie all’attività costante di impulsi elettrici deboli. Questo controllo viene effettuato da diverse parti del cervello, che per semplificare dividerei in tre parti: il cervello superiore, o corteccia, e il cervello inferiore sono entrambi all’interno della scatola cranica, mentre il midollo spinale si trova all’interno della colonna vertebrale.

La porzione del cervello che in genere viene considerata superiore è chiamata corteccia cerebrale ed è associata a funzioni coscienti. Altre parti del sistema nervoso centrale controllano i processi corporei e, dato che sono più antiche da una prospettiva evoluzionistica, vengono riunite assieme nel cerebrale inferiore, che comprende il sistema limbico e il tronco cerebrale. Infine c’è il midollo spinale.

Questa suddivisione del sistema nervoso centrale corrisponde a diversi livelli di controllo del corpo. La corteccia cerebrale ha un ruolo di coordinazione globale: è la sede della memoria e del centro di gestione del pensiero conscio, come le associazioni di idee e i progetti. La corteccia cerebrale nell’essere umano è più sviluppata e ci pone in una categoria diversa rispetto agli altri animali. Un’area del lobo frontale della corteccia, in particolare, sembra essere la sede delle funzioni più elevate della coscienza. La corteccia cerebrale è importante anche per registrare le sensazioni tattili e per l’attivazione di certi movimenti.

In generale, tuttavia, la corteccia cerebrale non è responsabile da sola delle attività corporee. Quando viene attivata, quasi sempre agisce assieme ai livelli inferiori del cervello.

Il midollo spinale può essere considerato l’anello di collegamento tra le diverse parti del corpo e il livello superiore del sistema nervoso. In alcuni casi trasporta i segnali nervosi dalla periferia del corpo al cervello, in altri le informazioni vanno in direzione opposta, dal cervello, o da altre parti del sistema nervoso, al resto del corpo. Alcune attività complesse sono controllate direttamente dal midollo spinale. Un esempio classico è l’azione riflessa, quando per esempio ci scottiamo su una superficie calda e velocemente allontaniamo la mano, senza bisogno di rifletterci su. Questo riflesso, attivato dai recettori cutanei per il dolore, è controllato direttamente dal midollo spinale addirittura prima che venga informato il cervello. In caso di una possibile ustione, non c’è tempo da perdere. Anche questo terzo livello del sistema nervoso contribuisce al controllo della pressione sanguigna, dell’attività dell’apparato gastro-intestinale e della risposta degli organi genitali durante l’atto sessuale.

Ne risulta una sorta di gerarchia tra i diversi livelli del sistema nervoso centrale: il livello superiore regola le attività più delicate (il pensiero, la memoria e la pianificazione), il livello intermedio controlla le funzioni fondamentali per la sopravvivenza e la riproduzione, mentre il livello inferiore si occupa delle funzioni più primitive (dolore e altri riflessi).

Il sistema nervoso periferico

Il sistema nervoso periferico, che comprende tutto ciò che si trova al di fuori del sistema nervoso centrale, è composto da nervi che collegano in entrambi i sensi il cervello al corpo (cioè pelle, muscoli, organi ecc.). I nervi che vanno verso la periferia vengono detti nervi motori o efferenti, quelli che ritornano dalla periferia portando informazioni alla centrale sono detti nervi sensoriali o afferenti. Il sistema nervoso periferico viene di solito suddiviso in una parte sotto controllo cosciente (somatica) e una parte che opera autonomamente (autonoma).

Il sistema nervoso somatico

Quando ci muoviamo, scheletro e muscoli sono sotto il controllo del sistema nervoso centrale. I nervi motori del sistema somatico trasmettono segnali ai muscoli con l’aiuto di un neurotrasmettitore, l’acetilcolina. Essi fuoriescono dal midollo spinale verso l’esterno (efferenti), ma sono anche connessi con i livelli superiori del sistema nervoso centrale. In tal modo, diversi livelli del sistema nervoso possono collaborare per produrre un determinato movimento.

Quando rispondiamo in modo riflesso a uno stimolo esterno pericoloso, come una superficie rovente, è coinvolto solo il livello inferiore del sistema nervoso, il midollo spinale. I livelli superiori invece sono coinvolti nelle azioni dirette dal pensiero e dalla volontà, come quando decidiamo di piegare la gamba o di girare una pagina di questo libro.

Il sistema nervoso autonomo

Parallelamente ai nervi somatici, o motori, che dirigono i muscoli per il movimento dello scheletro, vi sono anche nervi efferenti del sistema nervoso autonomo, che partono dal midollo spinale o dal tronco cerebrale e vanno verso la periferia. Essi funzionano in modo involontario e inconscio, senza bisogno che facciamo nulla, e controllano il ritmo cardiaco, la circolazione sanguigna, la digestione (compresi i movimenti a onda dell’intestino, detti peristalsi) e la respirazione.

Il sistema nervoso autonomo a sua volta è suddiviso in due parti: il sistema simpatico e il sistema parasimpatico. I nervi del sistema simpatico fuoriescono dal midollo spinale in corrispondenza delle vertebre toraciche e lombari. Il neurotrasmettitore più importante tra il sistema nervoso simpatico e gli organi interessati si chiama noradrenalina.

La maggior parte dei nervi del sistema parasimpatico partono dal tronco cerebrale e convergono nel nervo vago, quel grande nervo che raggiunge molti organi interni del corpo, incluso l’apparato gastro-intestinale. Alcuni nervi parasimpatici partono invece dalla parte inferiore del midollo spinale. In questo sistema, così come nel sistema somatico, i messaggi vengono trasmessi grazie al neurotrasmettitore acetilcolina.

Il sistema simpatico e quello parasimpatico hanno funzioni allo stesso tempo antagoniste e complementari. Per esempio, il sistema simpatico regola la cosiddetta reazione di attacco o fuga e produce, tra l’altro, un aumento del ritmo cardiaco e della pressione sanguigna. Il sistema parasimpatico sostiene, tra l’altro, la digestione e l’immagazzinamento di nutrienti, due funzioni che rallentano in caso di attacco o fuga e si attivano maggiormente in situazioni di calma e connessione. La salute e il benessere richiedono un equilibrio tra questi due sistemi.

Il sistema nervoso sensoriale

I nervi somatici descritti finora sono efferenti e trasmettono impulsi dal sistema nervoso centrale verso la periferia ai diversi sistemi del corpo. Ma esiste anche un sistema di nervi che va in direzione opposta, trasmettendo da tutte le diverse parti del corpo al sistema nervoso centrale gli impulsi dovuti a impressioni e a esperienze sensoriali di ogni tipo. Questi nervi sensoriali sono le nostre antenne, che permettono al corpo di interagire con l’ambiente circostante. Allo stesso modo, i nervi sensoriali trasmettono al cervello i messaggi provenienti dall’interno del corpo, per esempio facendoci sapere se il nostro stomaco è pieno o vuoto, se abbiamo bisogno di evacuare e se abbiamo difficoltà a respirare.

I nervi sensoriali sono afferenti: trasmettono impulsi in senso opposto rispetto ai nervi motori e portano informazioni provenienti dalla pelle, dai muscoli, dalle articolazioni e dai tendini. Queste vengono ricevute in un primo momento tramite dei recettori, che possono essere di varia natura a seconda della loro localizzazione nel corpo e del tipo di informazione che veicolano (tatto, calore o pressione, per esempio). L’area della pelle innervata da branche dello stesso nervo spinale viene chiamata dermatoma. Tutti i tipi di recettori del sistema nervoso sensoriale hanno la stessa funzione: trasportare attraverso i nervi le sensazioni da una parte del corpo al sistema nervoso centrale.

Molti tipi di recettori sono attivati da una stimolazione meccanica, permettendoci di percepire che stiamo piegando o stirando un’articolazione, o che qualcuno ci sta toccando. I recettori della pelle hanno la capacità di registrare e rispondere a diverse qualità di tocco e pressione, così come a diverse temperature, permettendoci di distinguere una carezza delicata da una presa rude, una mano calda da una fredda.

La velocità a cui gli impulsi vengono trasportati da questi recettori ai nervi afferenti dipende dallo spessore delle fibre del nervo, ed è correlata in parte al tipo di informazione sensoriale che viene trasferita. Quando percepiamo un tocco gradevole, sono alcuni tipi di nervi a portare l’informazione al cervello; quando proviamo dolore o disagio, a trasportare il messaggio sono altri tipi di nervi. Le sensazioni legate al tatto generico e al dolore acuto sono trasportate ad alta velocità da fibre spesse, mentre il dolore di natura cronica viene trasportato più lentamente da fibre sottili. Di recente è stato scoperto un tipo di fibra nervosa sottile a bassa velocità, che viene attivata da un tocco delicato e regolare e trasmette sensazioni piacevoli.

Tutte le informazioni sensoriali, attraverso il midollo spinale, raggiungono le aree superiori del sistema nervoso centrale. I messaggi passano per il talamo, un sito cerebrale inferiore importante per la rielaborazione delle sensazioni, prima di arrivare alla corteccia cerebrale, dove per la prima volta vengono interpretate e diventiamo così coscienti del tocco, o del dolore, che i recettori un attimo prima hanno comunicato all’altra estremità dei nervi sensoriali.

Quando le informazioni sensoriali raggiungono la corteccia cerebrale, le possibili risposte sono molte e diverse. Possiamo avere una reazione immediata, come uno scatto per la sorpresa, rendere una carezza, allontanarci per evitare ulteriore dolore o, semplicemente, memorizzare l’informazione con l’obiettivo di rispondervi più tardi.

Mentre l’informazione sensoriale segue la sua rapida via lungo le grosse fibre nervose fino alle parti superiori del cervello, può anche raggiungere le parti più antiche del cervello e produrre effetti di cui non siamo consapevoli. Specialmente le fibre nervose sottili, a bassa velocità, inducono reazioni a un livello inferiore, nelle parti da un punto di vista evoluzionistico più antiche del cervello. Le sensazioni dovute a un tocco delicato o a un dolore cronico sono trasportate da questi nervi e possono quindi produrre effetti fisiologici senza che ce ne rendiamo conto. I processi fisici associati al sistema di calma e connessione possono venir attivati in questa maniera, quando per esempio una carezza abbassa il livello degli ormoni dello stress e la pressione sanguigna. Esamineremo più in là le risposte fisiologiche che hanno questi effetti.

I nervi sensoriali collegano anche il sistema nervoso autonomo periferico al sistema nervoso centrale. Uno di essi è il nervo vago, che raccoglie informazioni dagli organi addominali, dal cuore e dai polmoni: il novanta per cento delle sue fibre nervose è deputata alla trasmissione delle informazioni sensoriali da questi organi al cervello.

Le informazioni riguardanti l’apparato digerente (sazietà, fame, livello di acidità ecc.) arrivano al cervello attraverso il nervo vago. Anche le informazioni sul grado di riempimento dei polmoni e sulle condizioni del miocardio e dei vasi sanguigni raggiungono il cervello grazie al sistema nervoso autonomo. Questi impulsi vengono interpretati e si innesca una regolazione appropriata tramite i nervi efferenti e le ghiandole endocrine, che producono ormoni. Il dolore fisico viene anche segnalato attraverso le fibre sensoriali afferenti del sistema nervoso autonomo. Dato che spesso le informazioni sul dolore sono imprecise, a volte può risultare difficile formulare una diagnosi corretta di alcune patologie, come l’appendicite, se non si individua con esattezza da dove proviene il dolore.

Curiosamente, vi è un altro gruppo di nervi sensoriali che segue il ramo vago. Si tratta di quelli che partono dall’utero, dalle mammelle e, molto verosimilmente, dalla pelle del petto e dal torace. Proprio come le fibre nervose sensoriali del nervo vago, che giungono da organi interni quali lo stomaco, questi nervi non passano attraverso il midollo spinale, ma arrivano direttamente alle parti inferiori del sistema nervoso centrale. È probabile che non trasportino informazioni precise sulla localizzazione del tocco, ma influenzano parti più profonde del cervello che hanno a che vedere con le emozioni e le reazioni fisiologiche.

I nervi cranici

Infine, ma non per questo meno importanti, vi sono le connessioni nervose all’interno della testa, dove si trovano i maggiori organi di senso, ovvero la vista, il gusto, l’odorato, l’udito e il senso dell’equilibrio o propriocettivo, che, assieme ai muscoli del viso, ci permettono di orientarci nell’ambiente. In linea di massima contiamo dodici paia di nervi cranici principali, tra quelli motori (efferenti e di controllo) e quelli sensoriali (afferenti e sensitivi).

Le risposte involontarie degli organi della testa sono controllate da un abbondante numero di nervi motori e sensoriali del sistema autonomo. Per esempio, quando la pupilla si dilata o si restringe, a seconda della quantità di luce, o quando l’orecchio distingue tra rumori significativi e brusio di sottofondo, è il sistema nervoso autonomo a modulare con accuratezza il funzionamento degli organi di senso tramite gli impulsi del nervo ottico o di quello uditivo.

Molte reazioni all’ambiente avvengono senza che ce ne rendiamo conto. Oltre al familiare senso dell’odorato, nelle fosse nasali si trova anche l’organo vomero-nasale, meno conosciuto. Grazie a esso registriamo la presenza di ferormoni, sostanze biochimiche di cui non distinguiamo l’odore, ma che svolgono un ruolo importante nella comunicazione e nei contatti interpersonali, specialmente per quel che riguarda l’attrazione sessuale. I ferormoni innescano reazioni fisiologiche senza l’intermediazione del pensiero conscio.

Oltre a permetterci di orientarci nell’ambiente circostante, le informazioni che ci arrivano dagli organi di senso possono avere un forte impatto emotivo. Quando sentiamo una sirena, o altri suoni associati a un pericolo, ci spaventiamo e il cuore si mette a battere all’impazzata. Reagiamo al timbro della voce con interesse o repulsione, a seconda se lo percepiamo amichevole o aggressivo. Anche l’espressione del viso, con le sue infinite varianti da sorridente ad accigliato, può risvegliare in noi diversi sentimenti.

La pelle del viso, così come la pelle delle mani, è estremamente sensibile. I recettori sensoriali sono molto ravvicinati e l’area della corteccia cerebrale che riceve informazioni da queste parti del corpo è enorme, considerata la limitata superficie corporea interessata. Sappiamo che gran parte della comunicazione tra persone avviene per mezzo del linguaggio corporeo, piuttosto che di quello verbale.

Naturalmente siamo in grado di controllare in modo volontario certi muscoli del viso, tuttavia non abbiamo alcun controllo su molte delle nostre espressioni, come quando arrossiamo dall’imbarazzo o accenniamo un sorriso per rassicurare un amico preoccupato. Chi sa ben interpretare il linguaggio corporeo può distinguere un sorriso falso da uno sincero, dato che quando coinvolge solo la bocca può essere inscenato ad hoc, mentre se coinvolge anche i muscoli attorno agli occhi corrisponde a un sentimento autentico.

L’ipotalamo e l’ipofisi

L’ipotalamo e l’ipofisi, o ghiandola pituitaria, sono due importanti centri cerebrali particolarmente significativi per la comprensione dell’ossitocina e del sistema di calma e connessione.

L’ipotalamo controlla un numero significativo di funzioni autonome del corpo e regola in gran parte il funzionamento degli organi interni, come il cuore, la circolazione sanguigna, la digestione e la secrezione di varie ghiandole endocrine.

L’ipotalamo può raggiungere questi organi in due modi: attraverso il sistema nervoso autonomo simpatico oppure quello parasimpatico. Con la sua azione influenza anche il sistema di controllo ormonale che si trova nell’ipofisi. In tal modo, ipotalamo e corpo comunicano tra loro sia grazie agli impulsi dei nervi autonomi, e quindi ai neurotrasmettitori, sia grazie agli ormoni secreti nel circolo sanguigno.

Molte delle attività autonome del corpo sono correlate a forti emozioni. Quando abbiamo paura, il cuore comincia a battere più rapidamente. Proviamo emozione – in questo caso lo spavento – grazie all’attività dell’amigdala, un gruppo di cellule cerebrali a forma di mandorla, situato nell’estremità anteriore del lobo temporale della corteccia cerebrale e deputato alle reazioni emotive e alla memoria emotiva. Vie nervose che vanno in ambedue i sensi collegano le aree dell’ipotalamo che controllano le funzioni corporee alle aree dell’amigdala correlate alle emozioni. In tal modo, il vissuto emozionale viene immediatamente sincronizzato con le reazioni fisiche, non importa quale dei due sistemi è attivato per primo.

Un ruolo duplice

Mentre tutti gli ormoni elencati precedentemente vengono sintetizzati, e anche secreti, dal lobo anteriore dell’ipofisi, l’ossitocina e la vasopressina sono prodotte in due parti dell’ipotalamo, il nucleo sopraottico e il nucleo paraventricolare. Da lì vengono trasportate per via neuronale nel lobo posteriore dell’ipofisi e rilasciate poi nel flusso sanguigno per essere trasportate fino agli organi bersaglio.

L’ossitocina e la vasopressina, in quanto ormoni, vengono liberate non solo nel flusso sanguigno dall’ipofisi, ma anche direttamente dall’ipotalamo nel sistema nervoso attraverso lunghe fibre nervose. In tal modo, queste due sostanze biochimiche fungono da neurotrasmettitori all’interno del cervello e del midollo spinale e, per esempio, influenzano le aree del cervello che a loro volta regolano l’attività del sistema nervoso autonomo.

Dobbiamo quindi ricordare che ossitocina e vasopressina funzionano in due modalità parallele, come ormoni nel circolo sanguigno e come neurotrasmettitori nel sistema nervoso centrale. Per esempio, la vasopressina provoca un aumento della pressione sanguigna, in parte grazie alla sua azione di contrazione della muscolatura liscia dei vasi sanguigni quale ormone trasportato nel circolo sanguigno, in parte stimolando l’attività del sistema nervoso simpatico, che a sua volta alza la pressione, quale neurotrasmettitore.

Che queste sostanze messaggere biochimiche vengano trasmesse dalle estremità di un nervo o che raggiungano il loro organo bersaglio direttamente attraverso il sangue, ci vogliono dei recettori specifici affinché si produca un effetto. Questi recettori, posti sulla superficie o all’interno della cellula, sono adattati in modo ingegnoso per reagire a un’unica sostanza, o a una famiglia di sostanze molto simili (vedi la figura 4.8).

Sia gli ormoni che i nervi hanno il compito di trasmettere informazioni allo scopo di una coordinazione delle varie attività nel corpo. I due sistemi funzionano in modo diverso e complementare. Gli ormoni, in genere, arrivano ovunque nel corpo attraverso il flusso sanguigno, ma la loro attività viene regolata dalla presenza, o dall’assenza, degli specifici recettori nei tessuti e negli organi bersaglio. I singoli nervi, al contrario, raggiungono soltanto un’area limitata del corpo, dove liberano sostanze che provocano effetti specifici e locali. Come vedremo, questo duplice sistema, che assicura la trasmissione di informazioni biochimiche, rafforza i potenti effetti dell’ossitocina dappertutto nel corpo.

Nel prossimo capitolo esploriamo la natura dell’ossitocina, cioè di che sostanza di fatto si tratta, e come essa interagisce con altre sostanze nel corpo.

Approfondimenti bibliografici

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