Segnalazione neuronale: come i potenziali d'azione si propagano lungo un neurone
Il potenziale d'azione è il segnale elettrico fondamentale del sistema nervoso—una rapida inversione tutto-o-nulla del potenziale di membrana che viaggia lungo l'assone senza decremento.
Sequenza passo-passo
- Potenziale di riposo (~–70 mV): Mantenuto da Na⁺/K⁺-ATPasi (3 Na⁺ fuori, 2 K⁺ dentro) e canali K⁺ leak. Interno negativo.
- Depolarizzazione (stimolo): Potenziale graduato apre canali Na⁺ voltaggio-dipendenti. Influsso Na⁺ (gradiente elettrochimico) rende interno meno negativo.
- Soglia e fase ascendente: A ~–55 mV, massiccia apertura canali Na⁺ → esplosivo influxo Na⁺ → potenziale inverte a ~+30 mV (overshoot).
- Fase discendente (ripolarizzazione): Canali Na⁺ si inattivano; canali K⁺ voltaggio-dipendenti si aprono (ritardati) → efflusso K⁺ ripristina negatività.
- Iperpolarizzazione (undershoot): Canali K⁺ restano aperti brevemente → potenziale scende a ~–80 mV (più negativo del riposo).
- Periodi refrattari:
- Assoluto: Canali Na⁺ inattivati; nuovo PA impossibile (assicura propagazione unidirezionale).
- Relativo: Iperpolarizzato; stimolo più forte necessario.
- Ripristino: Na⁺/K⁺-ATPasi ripristina gradienti ionici.
Propagazione
Flusso di corrente locale da membrana attiva a adiacente inattiva depolarizza il segmento successivo a soglia. La mielina (oligodendrociti/SNC, cellule Schwann/SNP) permette conduzione saltatoria—PA salta tra nodi Ranvier—aumentando velocità (fino a 120 m/s) ed efficienza energetica.
Rilevanza clinica
- Canalopatie (Naᵥ1.1, Kᵥ1.1, Caᵥ2.1) → epilessia, atassia, emicrania.
- Demyelinizzazione (SM) → blocco conduzione, velocità ridotta.
- Anestetici locali bloccano canali Na⁺.
- Neurotossine (tetrodotossina, saxitossina) bloccano canali Na⁺; tossine scorpione ritardano inattivazione.