IMPULSO NERVOSO: CARATTERISTICHE, FASI, FUNZIONI - BIOLOGIA - 2024

L' impulso nervoso è una serie di potenziali d'azione (AP) che si verificano lungo l'assone e altre cellule elettricamente eccitabili (muscolari e ghiandolari). In linea di principio, si verifica quando un messaggio viene trasmesso da un neurone a un altro o da un neurone a un organo effettore a causa della ricezione di uno stimolo esterno o interno.

Il messaggio è essenzialmente un segnale elettrico che viene generato nei dendriti o nel corpo del neurone e viaggia fino alla fine dell'assone dove viene trasmesso il segnale. Questo potenziale d'azione è il segnale elettrico primario generato dalle cellule nervose, dai neuroni ed è causato dai cambiamenti nella permeabilità della membrana a ioni specifici.

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La cinetica e la dipendenza dalla tensione delle permeabilità a determinati ioni forniscono una spiegazione completa della generazione del potenziale d'azione.

caratteristiche

Il potenziale d'azione è quindi un fenomeno esplosivo che si propagherà senza diminuire lungo le fibre nervose. L'assone conduce l'AP dal suo punto di origine, che è la zona di inizio del picco (vicino al cono assonale del neurone), ai terminali assonali.

I neuroni sono quindi cellule specializzate nella ricezione di stimoli e nella trasmissione di impulsi. Le risposte elettriche attive dei neuroni e di altre cellule eccitabili dipendono dalla presenza di proteine ​​specializzate, note come canali ionici voltaggio-dipendenti, nella membrana cellulare.

Affinché l'impulso nervoso sia generato, deve necessariamente verificarsi un cambiamento nella membrana del neurone, che si estende per tutto l'assone. La differenza elettrochimica tra il citoplasma cellulare e l'ambiente extracellulare consente il verificarsi di una differenza di potenziale su entrambi i lati della membrana.

Se misuriamo questa differenza di potenziale elettrochimico all'interno e all'esterno della membrana, osserveremo una differenza di circa -70 mV. In questo senso, il lato interno della membrana neuronale è negativo rispetto al lato esterno quando non c'è stimolo.

Canali ionici e loro importanza

I canali ionici voltaggio-dipendenti consentono agli ioni di muoversi attraverso la membrana in risposta ai cambiamenti nel campo elettrico della membrana. Esistono diversi tipi di canali ionici esistenti nel neurone, ognuno dei quali consentirà il passaggio di una specifica specie ionica.

Questi canali non sono distribuiti uniformemente sulla membrana. Tuttavia, nella membrana assonale possiamo trovare canali ad azione rapida per Na + e K +, mentre nel terminale assonale troviamo canali Ca +.

I canali K + sono responsabili del mantenimento dello stato di riposo delle cellule elettricamente eccitabili quando non ci sono stimoli che attivano un PA, un fenomeno chiamato cambiamenti passivi nel potenziale di membrana.

Mentre i canali Na + reagiscono rapidamente, intervenendo nella depolarizzazione della membrana quando viene generato un cambiamento PA o attivo del potenziale di membrana.

D'altra parte, i canali del Ca +, sebbene si aprano più lentamente durante la depolarizzazione, hanno il ruolo fondamentale di propagare i segnali elettrici e di innescare il rilascio dei segnali dei neurotrasmettitori alle sinapsi.

Bioelementi che partecipano all'eccitabilità del neurone

L'impulso si verifica a causa dell'asimmetria nella concentrazione di bioelementi e biomolecole tra il citoplasma e il mezzo extracellulare. Gli ioni più importanti che partecipano all'eccitabilità del neurone sono Na +, K +, Ca2 + e Cl-.

Ci sono anche alcuni anioni organici e proteine ​​che si trovano solo nel fluido intracellulare e non possono lasciarlo perché la membrana plasmatica è impermeabile a questi componenti.

All'esterno della cellula c'è una maggiore concentrazione di ioni come Na + (10 volte di più) e Cl- e all'interno fino a 30 volte più K + e una grande quantità di anioni organici (proteine) che generano una carica negativa nel citoplasma.

Quando i canali Na + e K + sensibili alla tensione sono aperti, le variazioni di tensione saranno trasmesse alle aree adiacenti alla membrana e indurranno l'apertura di componenti sensibili alla tensione in quelle aree e la trasmissione della variazione di tensione ad altre. settori più lontani.

Dopo la chiusura dei canali Na + e K +, le porte vengono disattivate per un breve periodo, il che significa che lo slancio non può tornare indietro.

Dipendenze potenziali d'azione

La produzione del potenziale d'azione dipende quindi da tre elementi essenziali:

In primo luogo, il trasporto attivo di ioni da parte di specifiche proteine ​​di membrana. Questo genera concentrazioni disuguali di una o più specie ioniche su entrambi i lati di essa.

In secondo luogo, la distribuzione irregolare degli ioni genera un gradiente elettrochimico attraverso la membrana che genera una fonte di energia potenziale.

Infine, i canali ionici gate, selettivi per specie ioniche specifiche, consentono alle correnti ioniche di fluire guidate da gradienti elettrochimici attraverso questi canali che attraversano la membrana.

fasi

Potenziale di riposo

Quando un potenziale d'azione non viene trasmesso, la membrana del neurone è a riposo. In questo caso, il fluido intracellulare (citoplasma) e il fluido extracellulare contengono diverse concentrazioni di ioni inorganici.

Ciò si traduce in uno strato esterno della membrana che ha una carica positiva mentre lo strato interno ha una carica negativa, il che significa che la membrana a riposo è "polarizzata". Questo potenziale a riposo ha un valore di -70mv, cioè il potenziale all'interno della cellula è 70 mV più negativo del potenziale extracellulare.

L'entrata di Na + e l'uscita K + normalmente esistono nella cellula a causa dell'effetto del gradiente di concentrazione (trasporto attivo). Poiché c'è più Na + all'esterno della cellula, tende ad entrare e poiché c'è più K + all'interno della cellula, tende ad uscire per equalizzare la sua concentrazione su entrambi i lati della membrana.

La diversa concentrazione ionica è mantenuta dall'azione di una proteina di membrana chiamata "pompa sodio e potassio". Per preservare la differenza di potenziale, la pompa Na + e K + rimuove 3 ioni Na + dalla cella per ogni due K + introdotti.

Formazione di impulsi nervosi

Quando uno stimolo viene presentato nell'area del recettore della membrana neuronale, viene prodotto un potenziale di generazione che aumenta la permeabilità al Na + nella membrana.

Se questo potenziale supera la soglia di eccitabilità che va da -65 a -55 mV, viene generato un impulso nervoso e il Na + viene introdotto così velocemente che anche le pompe Na + e K + vengono inattivate.

Il massiccio afflusso di Na + caricato positivamente fa invertire le suddette cariche elettriche. Questo fenomeno è noto come depolarizzazione della membrana. Quest'ultimo, si ferma a circa + 40mv.

Al raggiungimento della soglia, viene sempre generata una pressione arteriosa standard, poiché non ci sono impulsi nervosi grandi o piccoli, di conseguenza tutti i potenziali d'azione sono uguali. Se la soglia non viene raggiunta, non accade nulla, noto come principio "tutto o niente".

La PA dura da 2 a 5 millisecondi. L'aumento della permeabilità della membrana al Na + cessa rapidamente perché i canali Na + sono inattivati ​​e aumenta la permeabilità agli ioni K che fluiscono dal citoplasma, ristabilendo il potenziale di riposo.

Spostamento dell'impulso

L'impulso non rimane nella membrana neuronale dove viene generato come conseguenza di un potenziale generatore, ma invece viaggia attraverso la membrana lungo il neurone fino a raggiungere la fine dell'assone.

La trasmissione dell'impulso consiste nel suo movimento sotto forma di onde elettriche lungo la fibra nervosa. Una volta raggiunto i piedi terminali dell'assone, deve attraversare una sinapsi, che viene eseguita per mezzo di neurotrasmettitori chimici.

L'AP viaggia continuamente lungo la fibra nervosa, se non ha mielina, tuttavia, se lo è, gli strati di mielina isolano la membrana della fibra nervosa su tutta la sua superficie tranne che nei noduli di Ranvier. La PA in questa situazione avanza con salti da un nodo all'altro, che è noto come conduzione saltatoria.

Questo tipo di trasmissione fa risparmiare molta energia e aumenta la velocità dell'impulso e della trasmissione delle informazioni poiché la depolarizzazione avviene solo nei nodi di Ranvier. Sono state registrate velocità fino a 120 m / sec, mentre per le fibre non ricoperte da mielina la velocità approssimativa è di 0,5 m / sec.

Trasmissione sinaptica

Il flusso dell'impulso nervoso va dall'estremità afferente del neurone che comprende il corpo e i dendriti all'estremità efferente formata dall'assone e dai suoi rami collaterali. Le terminazioni assonali alle cui estremità sono i piedi terminali o pulsanti sinaptici sono incluse qui.

L'area di contatto tra un neurone e un altro o tra un neurone e un muscolo o una cellula ghiandolare è chiamata sinapsi. Per l'insorgenza delle sinapsi, i neurotrasmettitori svolgono un ruolo fondamentale affinché il messaggio trasmesso abbia continuità sulle fibre nervose.

Comportamento ciclico dell'impulso

In sostanza, un potenziale d'azione è un cambiamento nella polarità della membrana da negativo a positivo e di nuovo a negativo in un ciclo che dura da 2 a 5 millisecondi.

Ogni ciclo comprende una fase ascendente di depolarizzazione, una fase discendente di ripolarizzazione e una fase sub-discendente chiamata iperpolarizzazione a cifre inferiori a -70 mv.

Caratteristiche

L'impulso nervoso è un messaggio elettrochimico. È un messaggio perché c'è un destinatario e un mittente ed è elettrochimico poiché c'è un componente elettrico e un componente chimico.

Attraverso l'impulso nervoso (potenziale d'azione), i neuroni trasportano le informazioni in modo rapido e preciso per coordinare le azioni dell'intero corpo di un organismo.

Le PA sono responsabili di ogni memoria, sensazione, pensiero e risposta motoria. Questo nella maggior parte dei casi si verifica a grandi distanze per controllare le risposte effettive che includono l'apertura del canale ionico, la contrazione muscolare e l'esocitosi.

Riferimenti

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