Biologia

Conduzione continua del segnale in assoni non mielinizzati

L’assone si origina nel corpo cellulare di un neurone a partire dal monticolo assonico, o conodi emergenza, una struttura conica in cui il diametro del neurone va a confluire nel giro dipochi micrometri nel piccolo spessore dell’assone. L’assone è un’estroflessione del corpocellulare del neurone caratterizzata da una struttura cilindrica, a differenza dei dentriti chesono di morfologia conica. L’assone è mantenuto da sistemi interni di fibre del citoscheletro molto ordinati, e la suamembrana è arricchita da canali ionici a controllo di voltaggio per sodio, potassio e cloro, enella terminazione assonica, dove sono presenti le sinapsi, canali voltaggio dipendenti per ilcalcio. In assoni non mienilizzati si ha quindi punto per punto canali voltaggio-dipendenti del sodiodisposti insieme a quelli del potassio, in maniera omogenea lungo tutto l’assone, in manieraalternata.Nel momento in cui in un assone si genera un potenziale d'azione bisogna raggiungere il valore soglia, altrimenti i canali non si aprono; questo valore soglia corrisponde a una depolarizzazione parziale della membrana, che si ottiene nel monticolo assonico mediante una diffusione a livello citoplasmatico di ioni sodio, che entrano nel citoplasma mediante canali a ligando presenti nei dendriti e per diffusione arrivano fino al monticolo assonico, dove fanno raggiungere alla membrana assonica un potenziale almeno pari al valore soglia di -55mV; in questo modo i canali voltaggio dipendenti dell'inizio dell'assone si aprono facendo fluire dall'esterno ancor più ioni sodio, che portano il potenziale di membrana al suo valore massimo, a quello che è detto potenziale di azione. Poi rapidamente si aprono i canali voltaggio-dipendenti del potassio che iperpolarizzano e riportano il potenziale di membrana a valori negativi di normalità facendo confluireionipotassio fuori dalla membrana. Quando il potenziale di membrana raggiunge valori positivi nel punto iniziale dell'assone, gli ioni sodio prima di poter essere nuovamente estrusi dalla pompa sodio-potassio si diffondono in ogni direzione, in parte in maniera anterograda, ovvero verso il terminale assonico, che fa raggiungere il valore soglia ad una porzione di membrana assonica più avanzata: questo fa spostare il potenziale d'azione, perché gli stessi processi che hanno dato inizio al potenziale si verificano dopo un tempo minuscolo un po' più in avanti, in direzione anterograda quindi verso il terminale assonico. Quando il potenziale raggiunge punti più avanzati si ha un'alta concentrazione di ioni sodio che diffondono in ogni direzione, alcuni in maniera retrograda, altri in maniera anterograda: gli ioni sodio che si muovono in maniera anterograda trovano canali voltaggio-dipendenti chiusi ma sensibili alla variazione di voltaggio e alvalore soglia, facendoli quindi aprire e continuando la propagazione del potenziale d'azione; gli ioni sodio che invece si spostano in maniera retrograda, mantenendo quindi il valore soglia in punti che precedono quello in cui si è generato il potenziale d'azione, trovano canali sodio che non sono sensibili al valore soglia perché sono chiusi ma anche inattivi e refrattari alla nuova apertura. Questo fa sì che il potenziale d'azione non possa tornare indietro, o riverberare, ma possa soltanto essere condotto con direzione anterograda; questo spiega quindi lo scopo del periodo di refrattarietà dei canali voltaggio-dipendenti del sodio; così non fosse questo porterebbe alla propagazione in entrambi i sensi del segnale e al rapidissimo consumo di tutta l'energia del neurone per la continua attivazione delle pompe sodio-potassio, portando alla morte della cellula anche dopo pochi secondi. 38 Il potenziale d'azione quindi passa

Rapidamente dal monticolo assonico alla terminazione assonica, dove sono presenti le sinapsi. Punto per punto il potenziale di azione raggiunge un valore massimo dato dal potenziale d'equilibrio del sodio. Il potenziale d'azione rappresenta quindi un fenomeno energetico che non si esaurisce man mano che procede dall'inizio alla fine dell'assone, e questo lo differenzia da un fenomeno unicamente diffusivo, che invece farebbe diminuire la concentrazione di ioni man mano che si allontanano dal punto di origine e quindi diminuendo gradualmente l'altezza del picco e il valore del potenziale. Dato che gli ioni sodio entrano punto per punto dall'esterno della cellula, secondo un gradiente costante nello spazio dell'assone, il valore massimo del potenziale d'azione è sempre lo stesso, e non si ha una perdita di energia.

Conduzione saltatoria del potenziale d'azione in assoni mielinizzati

Molti neuroni sono mielinizzati: esistono cellule, gli

1. Oligodendrociti del SNC e le cellule di Schwann nel SNP, che producono la guaina mielinica: laddove esiste questa guaina la conduzione è discontinua e si definisce saltatoria; questo perché la mielina copre solo un pezzo alla volta l'assone, lasciando dei punti scoperti, che separano gli internodi, porzioni di mielina, detti nodi di Ranvier.
2. La lunghezza ideale di un segmento di mielina è di circa 1mm.
3. Ogni internodo è fatto dall'avvolgimento di molte spire di membrana plasmatica, degli oligodendrociti o delle cellule di Schwann, quindi le porzioni di assone coperte dagli internodi sono completamente isolate dall'esterno: infatti nell'internodo sono completamente assenti i canali ionici e le pompe sodio-potassio; questi invece sono tutti concentrati nei nodi di Ranvier.
4. In un neurone con un assone mielinizzato il potenziale d'azione salta da un nodo di Ranvier all'altro.

mielinizzato, la diffusione degli ioni sodio copre l'intero internodo nello stesso tempo in cui impiega invece a passare ai canali sodio adiacenti in un assone non mielinizzato. Si ha quindi un salto in avanti molto rapido, che però si ottiene con perdita di energia, perché gli ioni sodio diffondono in tutte le direzioni e la quantità di ioni che va in avanti diminuisce man mano, con una perdita di concentrazione. Passando da nodo di Ranvier a quello successivo quindi.l'impulso nervoso.conduzioneassonica di un potenziale di azione: quindi in un dato tempo un assone mielinico può condurre più potenziali d'azione rispetto ad un assone amielinico.

Studi recenti indicano come il processo di mielinizzazione presente al livello della specie umana non è presente in nessun'altra specie animale, nemmeno in quella più vicina a noi geneticamente, lo scimpanzé. Probabilmente il salto evolutivo dell'uomo nella capacità associativa delle proprie strutture cerebrali, che porta il cervello umano ad avere delle capacità non osservate in altre specie, è in parte dovuto proprio a questa estrema mielinizzazione presente nel nostro sistema nervoso e che si osserva nella sostanza bianca, al di sotto della corteccia cerebrale.

Conseguenze patologiche della demielinizzazione:
La mielina è una sostanza delicata e costituita da grassi, che possono andare incontro a ossidazioni e degradazioni che ne compromettono le funzioni.

funzioni; per altro le cellule che formano la mielina possono essere impropriamente attaccate da macrofagi circolanti che possono inavvertitamente superare la barriera ematoencefalica, e prodursi quindi delle malattie demielinizzanti che hanno effetti disastrosi sulle funzioni del sistema nervoso, dal punto di vista sia motorio che sensoriale: tra queste malattie figura la sclerosi multipla, la più comune tra le malattie demielinizzanti.

Conclusioni

1. Il potenziale d'azione si genera nel monticolo assonico dopo la creazione di potenziali post sinaptici causati dall'ingresso di ioni sodio nei canali ionici a controllo di ligando, aperti da neurotrasmettitori, posti nei dendriti;
2. La concentrazione di ioni sodio porta al raggiungimento del valore soglia di -55mV da parte della prima porzione di assone;
3. Questo innesca la generazione di un primo potenziale d'azione;
4. Mediante la diffusione degli ioni sodio si depolarizzano parzialmente anche le porzioni di membrana adiacenti;

Nelle porzioni di membrana più vicine alle terminazioni assoniche questo porta allagenerazione di sempre nuovi potenziali d'azione, che si propagano in questo modo finoalle terminazioni assoniche.Il potenziale d'azione rappresenta un impulso nervoso perché arrivando alla terminazioneassonica genera un processo di trasmissione dell'informazione ad un'altra cellula, o alneurone successivo, in questo caso mediante delle giunzioni specializzate dette sinapsi.Attraverso le sinapsi l'informazione è trasmessa grazie alla partecipazione di specifichemolecole, i neurotrasmettitori. TRASMISSIONE SINAPTICA DELL'INFORMAZIONENERVOSA

La neurotrasmissione

Gli impulsi nervosi sono fenomeni di natura elettrica che in neuroni possono svolgere grazieai loro particocari canali di membrana, con i quali possono invertire il potenziale dimembrana e produrre un potenziale d'azione nell'assone. I neuroni hanno la capacità

Il potenziale d'azione di una cellula può essere trasmesso a un'altra cellula che si trova a valle attraverso i processi di neurotrasmissione. Questo avviene grazie all'apertura dei canali del sodio (Na+).