Cos'è potenziale d'azione?

Potenziale d'Azione

Il potenziale d'azione (PA) è un rapido cambiamento nel potenziale elettrico della membrana plasmatica di una cellula, seguito da un rapido ritorno al potenziale di membrana a riposo. È un evento tutto o niente: si verifica completamente o non si verifica affatto. Il potenziale d'azione è alla base della comunicazione cellulare nei neuroni e in altre cellule eccitabili come le cellule muscolari.

Il processo può essere suddiviso in diverse fasi principali:

1. Riposo (Potenziale di Membrana a Riposo): La cellula è in uno stato di riposo polarizzato, mantenuto principalmente dalla pompa sodio-potassio e dalla permeabilità differenziale della membrana agli ioni potassio (K+) e sodio (Na+). Tipicamente, il potenziale di membrana a riposo è di circa -70 mV.

2. Depolarizzazione: Uno stimolo, come un segnale da un altro neurone, fa sì che i canali ionici del sodio voltaggio-dipendenti si aprano. L'afflusso di ioni Na+ (carica positiva) nella cellula rende l'interno della cellula meno negativo (più positivo). Se la depolarizzazione raggiunge una soglia critica (circa -55 mV), si innesca il potenziale d'azione. Questa soglia è fondamentale per l'inizio del PA.

3. Fase Ascendente (Upstroke): Una volta raggiunta la soglia, un numero ancora maggiore di canali del sodio voltaggio-dipendenti si apre, causando un rapido e massiccio afflusso di Na+. Ciò porta a una rapida depolarizzazione della membrana, che si avvicina e talvolta supera gli 0 mV.

4. Ripolarizzazione: Dopo un breve periodo di tempo, i canali del sodio voltaggio-dipendenti si inattivano (si chiudono e non possono aprirsi per un certo periodo). Allo stesso tempo, i canali del potassio voltaggio-dipendenti si aprono, permettendo agli ioni K+ di fuoriuscire dalla cellula. Questo efflusso di ioni K+ (carica positiva) riporta l'interno della cellula verso un potenziale negativo.

5. Iperpolarizzazione (Undershoot): L'efflusso di K+ continua, rendendo temporaneamente il potenziale di membrana più negativo del potenziale di membrana a riposo. Questo periodo è chiamato iperpolarizzazione o undershoot.

6. Ritorno al Potenziale di Membrana a Riposo: I canali del potassio voltaggio-dipendenti si chiudono gradualmente e la pompa sodio-potassio ristabilisce le normali concentrazioni ioniche, riportando il potenziale di membrana al suo valore di riposo.

Periodo Refrattario:

Dopo un potenziale d'azione, c'è un periodo di tempo durante il quale è più difficile o impossibile innescare un altro potenziale d'azione. Questo è il periodo refrattario e può essere suddiviso in due fasi:

• Periodo Refrattario Assoluto: Durante questo periodo, è impossibile innescare un altro potenziale d'azione, indipendentemente dalla forza dello stimolo. Ciò è dovuto all'inattivazione dei canali del sodio voltaggio-dipendenti.

• Periodo Refrattario Relativo: Durante questo periodo, è possibile innescare un altro potenziale d'azione, ma solo con uno stimolo più forte del normale. Ciò è dovuto al fatto che alcuni canali del sodio voltaggio-dipendenti si sono ripristinati al loro stato chiuso (ma non inattivato), mentre i canali del potassio sono ancora aperti, rendendo la cellula iperpolarizzata.

Propagazione:

Una volta innescato in un punto del neurone (ad esempio, nel cono di emergenza), il potenziale d'azione si propaga lungo l'assone. La propagazione è determinata dalla diffusione locale della corrente ionica. Nei neuroni mielinizzati, la propagazione è saltatoria, ovvero "salta" tra i nodi di Ranvier, aumentando la velocità di conduzione. La mielina agisce come isolante, impedendo la fuoriuscita di corrente attraverso la membrana assonale.