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Avete mai notato che quando toccate un oggetto tagliente o caldo, allontanate rapidamente la mano senza nemmeno pensare all’azione? Questa reazione di togliere la mano molto rapidamente è una risposta naturale all’interno del tuo corpo, progettata per proteggerti. Questa risposta rapida è chiamata riflesso, e i riflessi si verificano senza pensiero cosciente o pianificazione, il che significa che il cervello non è coinvolto in essi. Questo è molto diverso dalla maggior parte dei comportamenti che si fanno ogni giorno, come giocare a Lego, pettinarsi, tagliare il cibo o battere i pugni, che coinvolgono tutti l’uso del cervello. La differenza principale è che i riflessi accadono e basta – si verificano molto rapidamente e senza l’input del cervello. In realtà, molti riflessi sono anche più veloci di un battito di ciglia!

Costruiti per la protezione

Anche se i riflessi sono superveloci e avvengono senza che tu ci pensi, questo non significa che siano un male. I riflessi ti proteggono e ti permettono di muoverti senza pensare ad ogni singola azione e risposta che il tuo corpo deve fare. È importante che i riflessi avvengano senza il bisogno di pensarci, perché ci sono cose che accadono al tuo corpo e forze che agiscono nel tuo corpo quando ti muovi a cui bisogna rispondere molto rapidamente. I riflessi permettono al tuo corpo di reagire in modi che ti aiutano ad essere sicuro, a stare in piedi e ad essere attivo.

Immagina una giornata tipica. Potreste pensare di praticare il vostro sport o il vostro strumento musicale, di andare a scuola a piedi o di fare uno spuntino. In tutte queste azioni, stai pensando, ma allo stesso tempo, ci sono anche dei riflessi di cui non sei consapevole che avvengono all’interno del tuo corpo. Questi riflessi sono costruiti naturalmente nel corpo, ed esistono alla nascita e cambiano man mano che cresciamo. I riflessi sono una sorta di caratteristiche di sicurezza per la sopravvivenza che ci permettono di muoverci in risposta a qualcosa nell’ambiente. I riflessi possono agire per proteggerci in molti modi, tra cui togliere la mano da un oggetto caldo o tagliente, o abbassarsi quando si sente un suono forte e improvviso. Queste azioni veloci sono risposte riflesse! Il fatto che queste risposte siano automatiche dimostra che i riflessi si verificano ad una velocità troppo elevata perché il cervello sia coinvolto nella risposta. Le azioni che avvengono senza il coinvolgimento del cervello sono chiamate azioni involontarie, mentre le azioni pianificate dal cervello, come lanciare una palla o strimpellare una chitarra, sono chiamate azioni volontarie. Dopo che l’azione riflessa è avvenuta, il cervello diventa consapevole e dice cosa è successo. A questo punto, il cervello potrebbe anche aggiungere qualcosa all’azione. Per esempio, potreste esservi abbassati come risposta involontaria a un rumore molto forte, ma quando il cervello viene coinvolto, imparate perché vi siete abbassati e il cervello manda l’azione volontaria per rispondere, magari per rialzarvi.

Il potenziale d’azione

Per far funzionare i riflessi, i messaggi devono muoversi nel corpo. Questi messaggi sono potenziali d’azione, e viaggiano lungo i neuroni e inviano messaggi, sono coinvolte parti speciali dei neuroni. Il neurone ha tre parti diverse che permettono ai segnali di essere percepiti, viaggiare e poi spostarsi verso un altro neurone o un muscolo. Queste tre parti sono chiamate dendriti, assone e terminazione nervosa (Figura 1). I dendriti ricevono informazioni dal sensore o da altri neuroni. Queste informazioni si spostano poi sull’assone, che viaggia verso o dal midollo spinale. Il potenziale d’azione viaggia dalle terminazioni nervose a un’estremità del neurone al neurone successivo. Molti riflessi iniziano dal muscolo o dalla pelle e vanno al midollo spinale. Quando il potenziale d’azione raggiunge la terminazione nervosa, il segnale viene trasferito a un altro neurone, come un interneurone o un motoneurone. Il potenziale d’azione viaggia poi fuori dal midollo spinale verso un muscolo. Non importa se il neurone è un neurone sensoriale, un interneurone o un motoneurone: il potenziale d’azione viaggia dai dendriti all’assone fino alle terminazioni nervose. Ma i neuroni non si toccano tra loro nel midollo spinale e non si toccano al muscolo. Ci sono minuscoli spazi chiamati sinapsi che il potenziale d’azione deve attraversare.

Parti funzionanti di un riflesso

I medici eseguiranno un test per assicurarsi che i riflessi funzionino correttamente perché i riflessi possono cambiare se si è malati e quando si cresce. Immaginate di essere seduti sul tavolo dell’esame e che il medico vi colpisca appena sotto il ginocchio con un martello di gomma. Subito dopo il colpetto, il tuo piede scalcia fuori e tu non hai nemmeno provato a farlo. Speriamo che il dottore si sia spostato! La risposta al tocco del martello di gomma è chiamata riflesso del ginocchio, ma gli scienziati e i medici lo chiamano riflesso monosinaptico, il riflesso più semplice che si verifica all’interno del corpo. Vi starete chiedendo perché si chiama monosinaptico, perché knee-jerk è più facile da ricordare e da scrivere. Monosinaptico è una parola importante perché descrive come funziona il riflesso. Quando è spezzata in due parti, la parola è più facile da ricordare. “Mono” significa uno. “Sinapsi” significa solo uno spazio tra due neuroni dove il messaggio si trasferisce tra loro. Ciò significa che, nel riflesso del ginocchio, c’è solo un punto in cui il messaggio si trasferisce tra i neuroni, quindi è monosinaptico. Questo riflesso monosinaptico è chiamato semplice perché funziona attraverso solo quattro parti separate, mentre la maggior parte dei riflessi lavora attraverso cinque parti. Le cinque parti della maggior parte dei riflessi sono:

• Un sensore, che è un recettore che percepisce o rileva un cambiamento.

• Un neurone sensoriale (cellula nervosa) che porta il messaggio dal sensore al midollo spinale.

• Un interneurone, che è un neurone intermedio, come una stazione di collegamento tra neuroni.

• Un motoneurone che porta il messaggio dal midollo spinale al muscolo.

• Una fibra muscolare che si contrae.

Il riflesso monosinaptico del ginocchio salta l’interneurone, quindi coinvolge il sensore, il neurone sensoriale, il neurone motore e la fibra muscolare (Figura 2). In un riflesso monosinaptico, il messaggio viaggia dal neurone sensoriale al neurone motore con una sola sinapsi. Se pensate a una staffetta con un bastone, questo è simile al modo in cui funziona un riflesso. Il corridore con il bastone è il potenziale d’azione, e viene trasportato lungo il neurone, che fa parte della pista. Quando il corridore e il bastone raggiungono un’area specifica sulla pista, il bastone viene trasferito al corridore successivo per muoversi lungo la pista. Un riflesso è proprio come una staffetta, ma in un riflesso, è il potenziale d’azione che si muove tra i neuroni piuttosto che un bastone e un corridore lungo parti della pista (Figura 3).

Nell’esempio precedente di un riflesso monosinaptico, l’interneurone non è usato. È facile aggiungere un interneurone; basta aggiungere un altro corridore e un bastone, ma questo corridore percorre una distanza molto breve. Nel nostro corpo, gli interneuroni si trovano nel midollo spinale. Così, quando un interneurone partecipa ad un riflesso, c’è più di una sinapsi, e questi riflessi sono chiamati riflessi complessi.

Non tutti i riflessi sono semplici

Ci sono molti riflessi diversi nel corpo. Alcuni di essi sono complicati e coinvolgono più interneuroni e molte sinapsi. Quando ci sono molte sinapsi, il riflesso è chiamato polisinaptico (“poly” significa molti). Questi riflessi, proprio come il semplice riflesso monosinaptico, esistono negli esseri viventi, specialmente negli esseri umani, per tenerci al sicuro! A volte i riflessi creano più di un’azione. Immaginate di rimuovere il vostro piede da qualcosa di appuntito, come un pezzo di Lego che è stato lasciato sul pavimento. Se togliessi il piede dal Lego perché ti fa male, ma non mettessi l’altro piede a terra, cadresti e questo farebbe ancora più male! Quindi, il riflesso di ritiro per rimuovere il piede funziona con un riflesso sull’altro lato del corpo che vi dice di mettere giù l’altro piede. Questo riflesso si chiama riflesso estensore incrociato. Queste azioni sono tutte fatte senza che voi pensiate o pianifichiate, ma il vostro cervello aiuta a valutare la situazione come un ripensamento. Potrebbe pensare: “Che male! Chi ha lasciato lì il Lego?”

Cosa fa il cervello?

Hai notato che il cervello non era nella lista di cinque parti che compongono un riflesso? Bene, i riflessi sono funzioni del sistema nervoso, che coordina le nostre azioni. Il sistema nervoso è la rete di neuroni che trasmette i potenziali d’azione. Il sensore e i neuroni sono al di fuori del midollo spinale, in quello che si chiama sistema nervoso periferico (PNS). L’altra parte del sistema è chiamata sistema nervoso centrale (SNC), e consiste nel cervello e nel midollo spinale. Il SNC è usato per pensare, pianificare e imparare. Il SNC interagisce con il PNS, compresi i riflessi. Ricordate gli esempi precedenti, quando vi siete abbassati in risposta a un forte rumore o avete sollevato il piede dopo aver calpestato un Lego? In questi esempi, il SNC è quello che vi ha aiutato a capire cosa fosse il rumore o perché vi siete mossi automaticamente. Non ha creato il movimento iniziale, ma il SNC vi ha permesso di capire perché vi siete abbassati o avete calpestato un Lego. Il SNC pianifica anche i movimenti volontari che vengono dopo il riflesso involontario iniziale. Forse vi chinerete e raccoglierete il Lego – questo è un movimento volontario.

Sommario

Ricordate l’esempio del dottore che vi batte sul ginocchio? Quello è un test per vedere quanto bene il vostro corpo è preparato a reagire. Ci sono molti tipi diversi di riflessi che proteggono il tuo corpo. Il medico che picchietta il tuo tendine è un test del semplice riflesso monosinaptico, che consiste in un sensore, un neurone sensoriale, un neurone motore e un muscolo. Una volta che il neurone sensoriale è attivato, un potenziale d’azione viaggia lungo il neurone sensoriale fino al midollo spinale. Il potenziale d’azione si muove poi attraverso la sinapsi verso un neurone motore e lascia il midollo spinale. Risposte riflesse più avanzate useranno un interneurone, e questi sono chiamati riflessi polisinaptici. I riflessi non coinvolgono il SNC all’inizio, ma dopo che il riflesso si è verificato nel corpo per tenerlo al sicuro, il cervello aiuta a capire cosa è successo. Anche se non pensiamo ai riflessi, sono parti importanti del nostro sistema nervoso.

Glossario

Riflessi: Una reazione inconscia (senza coinvolgere il cervello) del corpo ad uno stimolo.

Potenziale d’azione: Un segnale che viene portato da un neurone all’altro.

Neurone: Una cellula eccitabile.

Neurone motorio: Un neurone che va dal midollo spinale al muscolo.

Neurone sensoriale: Un neurone che va dai recettori al midollo spinale.

Riflesso monosinaptico: Un riflesso che contiene solo uno spazio per far viaggiare un potenziale d’azione tra un neurone sensoriale e uno motorio.

Ricettore: Una parte della pelle o del muscolo che percepisce uno stimolo.

Riflesso polisinaptico: Un riflesso complesso che contiene molte connessioni tra i neuroni.

Dichiarazione di conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di qualsiasi relazione commerciale o finanziaria che potrebbe essere interpretata come un potenziale conflitto di interessi.

Riconoscimenti

Gli autori ringraziano sinceramente e riconoscono Miss. Jenna Cooper, una studentessa della Vernon Secondary School, per il suo contributo al lavoro artistico. Gli autori ringraziano il signor Jakob Jones, uno studente della École Beairsto Elementary, e la signora Heather Jakobi, vice preside della Arthur Voaden Secondary School, per i commenti su una precedente bozza.