Evoluzione del sistema nervoso

sistema Nervoso di un bilaterian animale, sotto forma di un cordone nervoso con un “cervello” in fronte

La stragrande maggioranza degli animali esistenti sono bilaterians, il che significa gli animali con i lati sinistro e destro che sono indicativi di immagini speculari l’una dell’altra. Si pensa che tutti i bilateria discendano da un antenato comune simile a un verme apparso nel periodo Ediacarano, 550-600 milioni di anni fa. La forma fondamentale del corpo bilateriano è un tubo con una cavità intestinale cava che va dalla bocca all’ano e un cordone nervoso con un ganglio particolarmente grande nella parte anteriore, chiamato “cervello”.

Area della superficie del corpo umano innervata da ciascun nervo spinale

Anche i mammiferi, inclusi gli esseri umani, mostrano il piano del corpo bilateriano segmentato a livello del sistema nervoso. Il midollo spinale contiene una serie di gangli segmentali, ognuno dei quali dà origine a nervi motori e sensoriali che innervano una porzione della superficie corporea e della muscolatura sottostante. Sugli arti, la disposizione del modello di innervazione è complessa, ma sul tronco dà origine a una serie di bande strette. I primi tre segmenti appartengono al cervello, dando origine al proencefalo, mesencefalo e hindbrain.

I bilateriani possono essere divisi, sulla base di eventi che si verificano molto presto nello sviluppo embrionale, in due gruppi (superphyla) chiamati protostomi e deuterostomi. I deuterostomi includono vertebrati, echinodermi ed emicordati (principalmente vermi di ghianda). I protostomi, il gruppo più diversificato, includono artropodi, molluschi e numerosi tipi di vermi. C’è una differenza fondamentale tra i due gruppi nel posizionamento del sistema nervoso all’interno del corpo: i protostomi possiedono un cordone nervoso sul lato ventrale (di solito inferiore) del corpo, mentre nei deuterostomi il cordone nervoso si trova sul lato dorsale (di solito superiore). Infatti, numerosi aspetti del corpo sono invertiti tra i due gruppi, compresi i modelli di espressione di diversi geni che mostrano gradienti dorsali-ventrali. Alcuni anatomisti ora ritengono che i corpi di protostomi e deuterostomi siano “capovolti” l’uno rispetto all’altro, un’ipotesi che fu proposta per la prima volta da Geoffroy Saint-Hilaire per gli insetti rispetto ai vertebrati. Così gli insetti, per esempio, hanno corde nervose che corrono lungo la linea mediana ventrale del corpo, mentre tutti i vertebrati hanno corde spinali che corrono lungo la linea mediana dorsale. Ma i recenti dati molecolari provenienti da diversi protostomi e deuterostomi rifiutano questo scenario.

AnnelidaEdit

Ulteriori informazioni: annelida

I lombrichi hanno due corde nervose che corrono lungo la lunghezza del corpo e si fondono alla coda e alla bocca. Queste corde nervose sono collegate da nervi trasversali come i gradini di una scala. Questi nervi trasversali aiutano a coordinare i due lati dell’animale. Due gangli all’estremità della testa funzionano simili a un semplice cervello. I fotorecettori sugli occhi dell’animale forniscono informazioni sensoriali su luce e buio.

NematodaEdit

Ulteriori informazioni: nematoda

Il sistema nervoso di un verme molto piccolo, il nematode Caenorhabditis elegans, è stato mappato fino al livello sinaptico. Ogni neurone e il suo lignaggio cellulare sono stati registrati e la maggior parte, se non tutti, delle connessioni neurali sono noti. In questa specie, il sistema nervoso è sessualmente dimorfico; i sistemi nervosi dei due sessi, maschi e ermafroditi, hanno un numero diverso di neuroni e gruppi di neuroni che svolgono funzioni specifiche del sesso. In C. elegans, i maschi hanno esattamente 383 neuroni, mentre gli ermafroditi hanno esattamente 302 neuroni.

ArthropodsEdit

anatomia Interna di un ragno, che mostra il sistema nervoso in blu

Artropodi, insetti e crostacei, hanno un sistema nervoso, fatto di una serie di gangli, collegati da un cordone nervoso ventrale compone di due in parallelo connettivi che corre lungo la lunghezza della pancia. In genere, ogni segmento del corpo ha un ganglio su ciascun lato, anche se alcuni gangli sono fusi per formare il cervello e altri gangli di grandi dimensioni. Il segmento della testa contiene il cervello, noto anche come ganglio sopraesofageo. Nel sistema nervoso degli insetti, il cervello è anatomicamente diviso in protocerebrum, deutocerebrum e tritocerebrum. Immediatamente dietro il cervello c’è il ganglio subesofageo, che è composto da tre coppie di gangli fusi. Controlla le parti della bocca, le ghiandole salivari e alcuni muscoli. Molti artropodi hanno organi sensoriali ben sviluppati, tra cui gli occhi composti per la visione e le antenne per l’olfatto e la sensazione di feromoni. Le informazioni sensoriali di questi organi vengono elaborate dal cervello.

Negli insetti, molti neuroni hanno corpi cellulari posizionati ai margini del cervello e sono elettricamente passivi—i corpi cellulari servono solo a fornire supporto metabolico e non partecipano alla segnalazione. Una fibra protoplasmatica corre dal corpo cellulare e si ramifica copiosamente, con alcune parti che trasmettono segnali e altre parti che ricevono segnali. Pertanto, la maggior parte delle parti del cervello degli insetti ha corpi cellulari passivi disposti attorno alla periferia, mentre l’elaborazione del segnale neurale avviene in un groviglio di fibre protoplasmatiche chiamate neuropil, all’interno.

Evoluzione dei comportamenti innatimodifica

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Comportamenti come la reazione di fuga del “ribaltamento della coda” nei crostacei come gamberi e aragoste sono schemi di azione fissi che potrebbero essersi evoluti da modelli ancestrali precedenti.

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