Confronto della voltaggiodipendenza di g K e g

Confronto della voltaggio-dipendenza di g. K e g. Na 1. 0 Conduttanza g 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0. 0 -60 -40 -20 0 Vm (m. V) 20 40 60

Il potenziale d’azione E’ la risposta ad uno stimolo depolarizzante che possono dare cellule elettricamente eccitabili, cioè provviste di un corredo di canali ionici voltaggio-dipendenti per il Na+ e per il K+ Significato funzionale: Nei neuroni – segnale elettrico che propagandosi lungo la fibra nervosa consente la trasmissione di messaggi elettrici Nelle fibrocellule muscolari – innesca il processo della contrazione

Nel potenziale d’azione si distinguono due fasi: -fase di DEPOLARIZZAZIONE -fase di RIPOLARIZZAZIONE in azione ancor più canali del sodio si aprono i canali del sodio inattivano si aprono i canali del sodio si aprono i canali del potassio si chiudono tempo

Caratteristiche generali del potenziale d’azione La soglia Lo stimolo soglia è lo stimolo depolarizzante di intensità minima in grado di generare un potenziale d’azione in un neurone La legge del tutto o nulla In un neurone un potenziale d’azione o è generaro e si sviluppa in tutta la sua ampiezza, se lo stimolo raggiunge o supera la soglia, oppure non è generato affatto, se l’ampezza dello stimolo è inferiore alla soglia. La refrattarietà Un neurone, una volta generato un potenziale d’azione viene a trovarsi in uno stato di refrattarietà - periodo di refrattarietà assoluta: nessuno stimolo per quanto intenso è in grado di genrare un secondo potenziale d’azione - periodo di refrattarietà relativa: un secondo stimolo, a condizione che sia sufficientemente più intenso di quello soglia, è in grado di genrare un secondo potenziale d’azione

Genesi ionica del potenziale d’azione ancor più canali del sodio si aprono i canali del sodio inattivano si aprono i canali del sodio si aprono i canali del potassio si chiudono tempo

Vm ENa= +47 m. V EK= -86 m. V Evento eccitatorio (cariche (+) entrano nella cellula) La Depolarizzazione è sentita da una piccola percentuale di canali Na+ che si aprono e permettono al Na+ (cariche +) che entra di causare un’ulteriore depolarizzazione della membrana 0. 9 Feedback positivo Depolarizz . piu’ canali Na+ si aprono più cariche + entrano

Vm La depolarizzazione è sentita da ancor più canali Na+ che pure si aprono e permettono a più ioni Na+ (più cariche +) di entrare, causando un’ulteriore depolarizzazione della membrana 1. 9 Feedback positivo Depolarizz . piu’ canali Na+ si aprono più cariche + entrano

Vm ENa= +47 m. V Grazie ai canali Na+ aperti il potenziale di membrana sta raggiungendo ENa 2. 1

Vm I canali Na+ rimangono aperti solo per un breve periodo e a questo punto tendono a chiudersi (inattivazione) A questo punto una certa frazione di canali K+ ha incominciato ad aprirsi permettendo alle cariche (+) di fuoriuscire 2. 9

Vm Tutti i canali Na+ sono inattivati I canali K+ riportano il potenziale di membtana verso EK, dopo di che alcuni canali K+ si chiudono e Vm si stabilizza 7. 0 Feedback negativo Depolarizz - . Piu’ canali K+ si aprono (ripolarizzaz. ) Più cariche + escono

Canali Na+: feedback positivo Na+ L’ingresso di è interrotto dall’inattivazione dei canali del sodio Canali K+: feedback negativo L’uscita di K+ è interrotta dalla chiusura dei canali del potassio quando il potenziale di membrana ritorna al suo valore di riposo

Na+ activation gate chiuso aperto inattivato inactivating particle chiuso ma deinattivato

Un’altra importante proprietà del potenziale d’azione è quella di potersi propagare lungo la fibra nervosa Dal vivo

Un potenziale d’azione tende a propagarsi in tutte le direzioni dal punto in cui è stato generato ma Un potenziale d’azione in via di propagazione può solo avanzare e mai retrocedere

Propagazione di un segnale elettrico lungo una fibra nervosa LA TEORIA DEL CAVO Modello: La fibra nervosa è assimilabile ad un conduttore centrale (assoplasma) separato da un conduttore esterno (fluido extracellulare) per mezzo di uno strato isolante (membrana) Ext rm Cm Fluido extracell. Membrana ri Int Citoplasma

La membrana assonale costituisce un isolante imperfetto Una frazione della corrente che fluisce nell’assoplasma esce attraverso la membrana Pertanto l’intensità del segnale elettrico diminuisce di ampiezza col crescere della distanza dal punto della fibra in cui esso è stato generato

Il decadimento del potenziale di membrana al variare della distanza ha un andamento esponenziale: Costante di spazio l: rappresenta quella distanza alla quale la variazione del potenziale di membrana DVm è pari al 37% di DVo

Quesito del giorno Un neurone, in seguito ad uno stimolo di corrente iniettata nel punto xo, varia Vm di 20 m. V. Sapendo che la costante di spazio di quel neurone è l=0. 1 mm, calcolare a quale distanza da xo il segnale sarà decaduto di 10 m. V.

La costante di spazio l dipende anche dal diametro della fibra Occorre definire: Resistenza specifica della membrana Rsm [W·cm 2] Resistenza specifica dell’assoplasma Rsi [W·cm] Allora sarà: Quindi, l aumenta con la radice quadrata del raggio

VELOCITÀ DI CONDUZIONE del potenziale d’azione in una fibra nervosa Essa è direttamente proporzionale alla costante di spazio l Essa è inversamente proporzionale alla costante di tempo t Inoltre, essendo v aumenta all’aumentare del diametro della fibra

Vm Vo l 1 soglia V 1 Distanza x 0. 1 m Vm Vo L’eccitabilità neuronale è influenzata della costante di spazio l l 2 soglia V 1 Distanza x 0. 5 m Vm l 3 Vo V 1 soglia xo x 1 Distanza x 1 m stimolo

L’eccitabilità neuronale è influenzata della costante di tempo t

Le fibre nervose si dividono in amieliniche e mieliniche Diagramma schematico di un assone mielinizzato di un nervo periferico assone Strati di mielin a nodi di Ranvi er oligodendrocita assone nucleo

Conduzione saltatoria nelle fibre mieliniche Nelle fibre mieliniche la conduzione del potenziale d’azione non avviene in maniera “continua” ma con un meccanismo “saltatorio” Conseguenze della presenza dei manicotti di mielina: Aumento della resistenza di membrana rm Aumenta la velocità di conduzione