Salute e malattia

Potenziali d'Azione Neuronali: Come i Gradient Ioni Creano Segnalazione Elettrica

I neuroni comunicano via potenziali d'azione—brevi impulsi elettrici tutto-o-nulla generati da flusso ionico controllato attraverso la membrana.

Potenziale Membrana Riposo (~ -70 mV)

  • Na⁺/K⁺-ATPasi: 3 Na⁺ fuori / 2 K⁺ dentro per ATP → gradienti elettrochimici
  • Canali leak K⁺: K⁺ diffonde fuori → interno negativo
  • Potenziali equilibrio: EK ≈ -90 mV, ENa ≈ +60 mV, ECl ≈ -65 mV
  • Goldman-Hodgkin-Katz: Vm pesato per permeabilità (PK >> PNa a riposo)

Fasi Potenziale d'Azione

  1. Depolarizzazione: Canali Na⁺ voltaggio-dipendenti si aprono → afflusso Na⁺ → Vm → +30 mV
  2. Ripolarizzazione: Canali Na⁺ inattivano; canali K⁺ delayed-rectifier si aprono → efflusso K⁺
  3. Iperpolarizzazione post: Canali K⁺ lenti a chiudere → Vm < -70 mV
  4. Periodi refrattari: Assoluto (Na⁺ inattivati); Relativo (efflusso K⁺ oppone)

Propagazione

  • Non mielinizzato: Flusso corrente locale → segmento adiacente depolarizza (continuo)
  • Mielinizzato: Conduzione saltatoria a nodi Ranvier (100× più veloce, energeticamente efficiente)

Trasmissione Sinaptica

  1. Potenziale d'azione apre canali Ca²⁺ voltaggio-dipendenti a terminale
  2. Afflusso Ca²⁺ → fusione vescicole → rilascio neurotrasmettitore
  3. Neurotrasmettitore lega recettori postsinaptici → EPSP (Na⁺/Ca²⁺) o IPSP (Cl⁻/K⁺)
  4. Sommazione spaziale/temporale a segmento iniziale assone → prossimo potenziale d'azione

Correlati Clinici

  • Channelopatie: Nav1.1 (SCN1A) → epilessia Dravet; Nav1.7 → disturbi dolore
  • Demyelinizzazione (SM): Blocco conduzione, velocità rallentata
  • Anestetici locali: Bloccano canali Na⁺ (use-dependent)
  • Bloccanti neuromuscolari: Antagonisti nAChR (succinilcolina, rocuronio)

Il potenziale d'azione è la valuta fondamentale del calcolo neurale—veloce, affidabile, ed energeticamente costoso.