Salute e malattia

Potenziale d'azione: il segnale elettrico dei neuroni

Un potenziale d'azione è una rapida inversione transitoria, del tipo tutto-o-nessuno, del potenziale di membrana neuronale (da ~−70 mV a ~+30 mV e ritorno). È l'unità fondamentale della comunicazione neurale, propagando l'informazione lungo gli assoni e innescando la trasmissione sinaptica.

Fasi del potenziale d'azione

  1. Potenziale di riposo (~−70 mV): Mantenuto da Na⁺/K⁺-ATPasi (3 Na⁺ fuori, 2 K⁺ dentro) e canali di perdita K⁺. Alto K⁺ dentro, alto Na⁺ fuori.
  2. Depolarizzazione: Canali Na⁺ voltaggio-dipendenti si aprono → massiccio afflusso Na⁺ (gradiente elettrochimico). Il potenziale di membrana sale rapidamente.
  3. Sovratensione (Overshoot): Il potenziale diventa positivo (~+30 mV). I canali Na⁺ iniziano a inattivarsi.
  4. Ripolarizzazione: Canali Na⁺ completamente inattivati; canali K⁺ voltaggio-dipendenti si aprono (ritardati) → efflusso K⁺ ripristina potenziale negativo.
  5. Iperpolarizzazione post-azione (AHP): L'efflusso K⁺ supera brevemente il potenziale di riposo (più negativo). I canali K⁺ si chiudono lentamente.
  6. Periodi refrattari: Assoluto: Canali Na⁺ inattivati (impossibile sparare). Relativo: Conduttanza K⁺ elevata (stimolo più forte necessario). Garantisce propagazione unidirezionale.

Propagazione

  • Non mielinizzato: Flusso di corrente locale continuo; lento (~1 m/s).
  • Mielinizzato: Conduzione saltatoria — il potenziale d'azione salta tra i Nodi di Ranvier (dove i canali Na⁺ si raggruppano). Veloce (~50–100 m/s), efficiente energeticamente.

Codifica dell'informazione

I potenziali d'azione sono stereotipati in ampiezza; l'informazione è codificata in frequenza (rate coding) e pattern temporali (bursting, sincronia).

Significato fisiologico

I potenziali d'azione sono alla base della trasmissione sinaptica, contrazione muscolare, rilascio ormonale, trasduzione sensoriale e tutta la segnalazione rapida nel sistema nervoso.