Comprendere la polarizzazione neuronale: potenziale di riposo e impulsi nervosi

I neuroni sono responsabili della trasmissione degli impulsi nervosi da un neurone all'altro mentre i messaggi vengono rilanciati in tutto il corpo. Quando un neurone è in stato di polarizzazione, si trova al "potenziale di riposo" nel ciclo di trasmissione, in attesa del prossimo stimolo per scaricare di nuovo. Non per molto, però, poiché un impulso attraversa completamente un neurone in circa sette millisecondi, innescando una reazione a catena da un neurone all'altro.

Base chimica della polarizzazione

• Mentre è a potenziale di riposo, un neurone ha raggiunto la polarizzazione a causa di una carica elettrica negativa leggermente maggiore all'interno della membrana che circonda il corpo cellulare rispetto all'esterno. Questo è dovuto a un eccesso di ioni sodio (Na+) all'esterno della cellula e un eccesso di ioni potassio (K+) – combinati con molecole di proteine e acidi nucleici carichi negativamente all'interno.

Depolarizzazione

• Un neurone raggiunge la fase di "potenziale d'azione" quando uno stimolo chimico lo raggiunge e apre i canali ionici nella membrana cellulare. Ciò permette agli ioni sodio (Na+) esterni di riversarsi all'interno, cambiando la carica interna da negativa a positiva, depolarizzando il neurone. Nel processo, il neurone raggiunge la soglia del potenziale d'azione, scarica e lo stimolo viene trasmesso.

Ripolarizzazione

• L'afflusso di ioni sodio (Na+) all'interno della cellula innesca l'apertura dei canali del potassio (K+) nella membrana e gli ioni potassio fuoriescono. La membrana è di nuovo polarizzata, ma potassio e sodio sono sui lati sbagliati. Il neurone non può rispondere a stimoli in questo stato di polarizzazione invertita.

Il periodo refrattario

• Perché il neurone torni al potenziale di riposo, deve essere raggiunto brevemente uno stato di iperpolarizzazione in cui l'esterno ha effettivamente una quantità maggiore di ioni potassio (K+) rispetto al livello di ioni sodio (Na+) all'interno. Questo segnala alle pompe sodio-potassio nella membrana di ristabilire la polarizzazione, con potassio e sodio sui lati corretti. In pochi millesimi di secondo, la carica elettrica interna negativa riprende, e il neurone è di nuovo a potenziale di riposo, tornato a uno stato di polarizzazione, pronto a scaricare di nuovo.