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Trasmissione dell'impulso nervoso

Tra la superficie esterna e quella interna della membrana cellulare esiste una differenza di potenziale elettrico, detta potenziale di membrana a riposo: l'interno della cellula è caricato negativamente rispetto all'esterno. 

Questa differenza è dovuta alla diversità nella concentrazione di ioni, in particolare ioni sodio (Na+) e ioni potassio (K+), a sua volta dovuta soprattutto a meccanismi di trasporto attivo degli ioni attraverso la membrana cellulare: la pompa sodio-potassio.

Pompa sodio - potassio ESCAPE='HTML'

Pompa Sodio - Potassio (Na-K)

La pompa sodio-potassio, una proteina presente nella membrana cellulare dei neuroni (e di tutte le cellule), è un meccanismo di trasporto attivo, attraverso il quale vengono continuamente trasportati 3 ioni Na+ all'esterno della membrana e 2 ioni K+ all'interno. In questo modo si determina uno squilibrio di cariche elettriche: all'esterno della membrana si accumulano cariche positive, determinando una differenza di potenziale (come in una batteria elettrica) di 70 milliVolt. Questo valore viene pertanto definito potenziale di membrana a riposo.

Potenziale di membrana a riposo ESCAPE='HTML'

L'impulso nervoso determina una variazione del potenziale di membrana a riposo che prende il nome di potenziale d'azione. Il potenziale di membrana a riposo cambia bruscamente, passando da -70 mV a + 40 mV, grazie ad una temporanea variazione della permeabilità della membrana cellulare, che improvvisamente consente il passaggio agli ioni di sodio e potassio, che quindi entrano (Na+) ed escono (K+) dalla cellula.

Durante la fase ascendente del potenziale d'azione aumenta la permeabilità agli ioni Na+ che quindi entrano nella cellula, mentre una modesta quantità di ioni K+ l'abbandona. In questa fase il potenziale di membrana si inverte, diventando positivo all'interno e negativo all'esterno della cellula. 

Successivamente diminuisce bruscamente la permeabilità agli ioni sodio, mentre aumenta quella agli ioni potassio, che fuoriescono in parte dalla cellula sottraendo cariche positive. In questo modo il potenziale di membrana ritorna negativo. Il tutto avviene in un tempo molto breve, di 3-4 millisecondi (ms).

potenziale d'azione ESCAPE='HTML'

Il potenziale di azione innesca la formazione di un potenziale analogo in una zona limitrofa della membrana cellulare della fibra nervosa; questo processo si ripete fino a determinare una sequenza di depolarizzazioni e polarizzazioni che costituiscono il segnale nervoso nella sua interezza. 

L'impulso nervoso viaggia lungo la membrana cellulare di un neurone, ma, vista la sua natura elettrica, non può propagarsi ad altre cellule, a meno che le membrane cellulari di queste non siano in contatto diretto. Nella maggior parte dei casi nel punto di contatto tra un neurone e un'altra cellula, la sinapsi, non c'è un contatto diretto tra le due cellule, poiché queste risultano separate da un sottile spazio che non permette la propagazione dell'impulso elettrico. 

Nelle sinapsi chimiche l'impulso nervoso passa da una cellula a quella successiva coinvolgendo alcune sostanze dette neurotrasmettitori