Attività di brainstorming in classe

Tutti i segnali provenienti dall’esterno vengono captati dai dendriti e trasferiti al nucleo. Se uno stimolo arriva al nucleo di un neurone e riesce a modificare il potenziale di riposo fino a raggiungere un valore soglia (circa -50 mV), si genera un potenziale d’azione o impulso nervoso che si propaga lungo l’assone.

La genesi del potenziale d’azione è legata allo scambio di ioni attraverso alcuni canali voltaggio-dipendenti di sodio Na+ e potassio K+. I canali del sodio si aprono per primi, quando il potenziale raggiunge il valore soglia, spingendo gli ioni all’interno della cellula che è negativa e depolarizzando rapidamente la membrana. Il flusso degli ioni sodio all’interno della membrana provoca un’inversione di polarità: all’interno della membrana ora c’è un eccesso di carica positiva, e all’esterno una carenza di carica positiva. In questo modo la membrana si depolarizza, fino a raggiungere un potenziale di +50 mV, il valore massimo del potenziale d’azione.

La condizione di depolarizzazione, però, dura da 1 a 2 millisecondi.

Dopo questo, nel tempo, i canali del sodio voltaggio-dipendenti si chiudono e si aprono quelli del potassio voltaggio-dipendenti. Questi ultimi si aprono più lentamente e rimangono aperti più a lungo: gli ioni K+ scorrono verso l’esterno della membrana che inizia a ripolarizzarsi, riportando il potenziale a un valore negativo. Il flusso di K+ persiste generando una fase di iperpolarizzazione e il potenziale diventa più negativo del potenziale di riposo. Infine, tutti i canali voltaggio-dipendenti si chiudono e riprende l’attività della pompa sodio-potassio, che ripristina il potenziale di riposo della membrana plasmatica. L’ampiezza (circa +50 mV) e la durata (circa 2 millisecondi) del potenziale d’azione sono fissi, cioè non dipendono dalla quantità di eccitazione.

Il segnale elettrico che si propaga attraverso il neurone e viene poi trasmesso ai neuroni successivi segue la seguente sequenza di eventi estremamente rapidi:

• lo stimolo elettrico elaborato dal nucleo provoca l’apertura dei canali del sodio voltaggio-dipendenti in un segmento vicino al nucleo; quando viene raggiunto il valore soglia, si genera il primo potenziale d’azione.
• la depolarizzazione si propaga lungo l’assone causando l’apertura dei canali del sodio voltaggio-dipendenti presenti nelle zone di membrana adiacenti; di conseguenza, si genera un secondo potenziale d’azione, che a sua volta ne genererà un terzo e così via.
• Contemporaneamente, nell’area che si era depolarizzata per prima, si sono aperti i canali del potassio voltaggio-dipendenti, riportando la membrana al potenziale di riposo.
• I potenziali si propagano solo in una direzione perché, dopo la chiusura, i canali del sodio voltaggio-dipendenti vanno incontro a un periodo refrattario durante il quale non possono riaprirsi.

Propagazione del potenziale d’azione lungo un assone non mielinizzato: video su: Propagazione del potenziale d’azione in un assone non mielinizzato - Fisiologia medica animata - YouTube

Le fibre nervose rivestite da guaina mielinica sono più impermeabili, poiché la guaina agisce come isolante elettrico: di conseguenza, la depolarizzazione e la propagazione del potenziale d’azione avvengono solo nei tratti in cui essa non è presente, detti nodi di Ranvier. Il segnale nervoso “salta” da un nodo all’altro con una velocità superiore rispetto alle fibre non mielinizzate.

Riflettiamo insieme: La trasmissione del segnale elettrico in un neurone prima e verso altri neuroni poi, è rapida e precisa. La velocità di trasmissione e l’accuratezza delle informazioni sono fattori decisivi per svolgere correttamente tutte le attività umane. Quando qualcosa in questo meraviglioso meccanismo si inceppa o si ferma, causando una malattia neurologica, l’impatto sulla qualità della vita delle persone colpite è devastante. La ricerca sui principi di funzionamento della trasmissione del segnale neuronale è alla base delle più avanzate neurotecnologie, che sfruttano la stimolazione elettrica come terapia. Hai mai sentito parlare di elettrodi applicati a pazienti paralizzati che sono tornati a camminare?