Fisiologia neuronale: potenziale d'azione e trasmissione dell'impulso nervoso

Psicologia Fisiologica – Il Neurone e l’Attività Elettrica

1. La membrana cellulare e le proteine canale

La membrana cellulare dei neuroni è costituita da un doppio strato lipidico

che separa l’interno dall’esterno della cellula. All’interno della membrana si

trovano proteine integrali chiamate proteine canale, che permettono il

passaggio selettivo di sostanze, in particolare ioni disciolti in acqua.

1.1 Configurazione delle proteine

Le proteine possono assumere una configurazione aperta o chiusa. Quando

una proteina canale è aperta, permette il passaggio di acqua e di ioni

specifici come sodio, potassio, cloro, magnesio e calcio.

2. La pompa sodio-potassio e la distribuzione degli ioni

La pompa sodio-potassio (Na⁺/K⁺-ATPasi) è una proteina che, consumando

energia (ATP), espelle tre ioni sodio all’esterno del neurone e fa entrare due

ioni potassio all’interno. Questo meccanismo mantiene la differenza di

concentrazione ionica ai due lati della membrana.

2.1 Distribuzione ionica

All’interno del neurone c’è un’alta concentrazione di potassio (K⁺) e proteine

negative (A⁻), mentre all’esterno prevalgono sodio (Na⁺) e cloro (Cl⁻). Questa

distribuzione crea una differenza di carica fondamentale per l’attività elettrica

neuronale.

3. Il potenziale di riposo

Quando il neurone non è attivo, la differenza di carica elettrica tra interno ed

esterno è di circa –70 mV: il cosiddetto potenziale di riposo. L’interno del

neurone è negativo rispetto all’esterno, come una piccola batteria biologica.

3.1 Canali aperti e chiusi a riposo

A riposo, i canali del sodio sono chiusi e quelli del potassio aperti,

permettendo un flusso bidirezionale di K⁺ che mantiene stabile il valore di –70

mV.

3.1.2 Il Periodo Refrattario

Dopo che un neurone ha generato un potenziale d’azione, non può

immediatamente generarne un altro.

Questo avviene perché i canali del sodio (Na⁺) e del potassio (K⁺)

devono “ripristinarsi” dopo l’attività.

Il tempo necessario affinché ciò avvenga è chiamato periodo

refrattario.

3.2 Patologie e alterazioni del potenziale

Un’eccessiva concentrazione di potassio, come nel caso dell’iniezione di

cloruro di potassio, annulla il potenziale di riposo e causa la morte neuronale.

Esistono malattie dei canali del potassio che alterano il funzionamento del

sistema nervoso.

4. Il potenziale d’azione

I neuroni comunicano tramite impulsi elettrici detti potenziali d’azione. Un

neurone alterna continuamente stati di riposo e di attivazione, processo che