Fisiologia cellulare, parte 1

NB:

' Un assone normale ha un condensatore, ma se si calcola il valore del flusso di e- (corrente), si

vede che esiste una resistenza lungo la membrana (dovuta alla presenza dei canali che fanno

passare più o meno ioni)

' Ma c'è anche una resistenza intrinseca della materia biologica lungo tutta la membrana

dell'assone.

' Inoltre, più un assone ha diametro grosso, più la resistenza al suo interno diminuisce e la

trasmissione avviene più velocemente (maggior flusso di elettricità) => miglior efficienza.

' Se prendo un assone sottile e lo rivesto con la guaina, pur rimanendo le due resistenze

inalterate, il segnale viaggia più velocemente => la membrana mielinica non va a modificare

⇢

la resistenza all'interno dell'assone, ma crea qlcs altro si avvolge attorno all'assone come

dei "manicotti": con interruzioni = NODI DI RANVIER dove l'assone è scoperto (=> non è

ricoperto uniformemente). Questi sono delle zone in cui l'assone è nudo, libero, in cui

vengono raccolti tutti i canali del Na+ e K+ che non si trovano più sotto la guaina, perchè lì

non servono (non può avvenire lo scambio di ioni perchè è isolante). => Qui si ha la

RIGENERAZIONE DEL SEGNALE: il segnale durante il suo viaggio lungo l'assone infatti tende

ad esaurirsi, affievolirsi e decadere, ma quando arriva ad un nodo viene rigenerato.

' Intorno alla guaina si crea un vero e proprio flusso di corrente elettrica che porta questo

flusso fino a primo nodo di Ranvier => aumento della velocità del segnale (è più lento far

aprire tutti i canali piuttosto che far passare un flusso di e-).

' Il manicotto è molto piccolo (1.5 mm) => il flusso di corrente dura molto poco (pochi msec).

Gli e- arrivando provocano depolarizzazione della membrana nel punto del nodo, dove sono

⇢

presenti tantissimi canali del Na+, che si apriranno tutti insieme in funzione del segnale

ricevuto, questi genereranno un nuovo PA esattamente uguale al 1º (durante il viaggio nella

zona sotto la guaina il PA praticamente sparisce, viene rigenerato nel nodo di Ranvier. Per

questo può arrivare a distanze molto elevate nonostante durante il percorso tenda a

decadere per effetto delle resistenze che incontra che tendono a farlo esaurire).

Dato che il segnale che arriva è proporzionale a quello che l'ha generato, verrà sempre

creato un PA esattamente uguale (anche perchè è un effetto tutto/nulla).

!

Osservando il tracciato dei PA misurati in un neurone, si osserva che è simile ad un codice a

barre con linee nere e bianche.

L'intensità più scura (banda nera) informa sui PA che ci sono uno dietro l'altro: quando si

• danno degli stimoli la banda diventa scura perchè è aumentato il nº di PA nell'unita di

tempo => uno stimolo, rispetto al valore di riposo che è variabile in ogni cellula, fa

aumentare la frequenza (= nº di PA per unità di tempo) => anche se l'unico mezzo di

comunicazione nel SN sono gli stimoli e i PA, variando non l'intensità, ma la frequenza di

questi stimoli, si possono avere combinazioni infinite di messaggi.

L'intensità più chiara (riga bianca) indica una pausa del treno di PA (perchè arrivano uno

• dietro l'altro)

=> Basta cambiare di poco la frequenza (=rapporto tra pause e treni i PA) che si ottiene un

alfabeto infinito (miliardi di combinazioni diverse a cui si può associare un certo tipo di segnale

~codice a barre).

È la base di un SISTEMA DI NUMERAZIONE BINARIO.

! ⇢

(Il neurone a riposo continua a produrre PA = PA spontanei Non si trovano mai neuroni

silenti).

! ⇢

SISTEMI DI NUMERAZIONE sistemi POSIZIONALI : sono quelli in cui le cifre assumono

valori diversi a seconda della posizione in cui si trovano. L'insieme di cifre utilizzate varia da 0 a

b-1, dove b è la base del nostro sistema. Ad esempio, se b=2 potremo esprimere un numero

solo con una sequenza di 0e1, mentre se il numero è 10 una sequenza di cifre da 0 a 9

Sistema decimale: base 10

•

dieci unità di un ordine formano una unità dell'ordine superiore

Sistema esadecimale: base 16

•

sedici unità di un ordine formano una unità dell'ordine superiore

Sistema binario: base 2

•

due unità di un ordine formano una unità dell'ordine superiore

! Valore cifra= Cifra x Base ^Posizione

!

! Es. 5=5x10^0 60=6x10^1

oppure

Il sistema binario si basa sull'uso di 2 simboli: 1 e 0 oppure I e O. Due unità di un ordine

formano una unità dell'ordine superiore.

Il sistema binario è usato dal corpo per trasmettere miliardi di informazioni diverse con una

spesa energetica minima.

Le variazioni di intensità di uno stimolo si traducono in variazioni di frequenza di scarica.

Es: Attivazione di uno stimolo e percezione sensoriale a livello del fuso neuromuscolare

⇢

(sensoriale: pseudounipolare con guaina mielinica) Andiamo a misurare cosa succede al

potenziale di recettore nella zona dove viene generato il segnale, nella zona di innesco (dove

c'è una quantità di canali necessaria per generare il PA) e nella parte della membrana a livello

della terminazione assonica. È una sinapsi chimica (in grado di trasformare un segnale elettrico

in chimico liberando un neurotrasmettitore). Si va a vedere anche cosa succede alla liberazione

del neurotrasmettitore.

1. Abbiamo uno stimolo di una certa durata ed intensità: c'è una depolarizzazione a livello del

recettore (nella zona più vicina all'oggetto che ha generato lo stimolo). Se questa supera il

valore soglia=> si misurerà nell'elettrodo posizionato nella zona di innesco, l'insorgenza di

alcuni PA.

Con un elettrodo posizionato alla fine dell'assone, si ritrova lo stesso nº di PA perchè negli

assoni mielinici tutti gli stimoli arrivano in fondo, non c'è perdita di segnale. È però

scomparso il potenziale di recettore/sinaptico (= depolarizzazione generata dalle cellule che

ricevono i segnale), perchè non serve. Qui, questi PA arrivati, stimolano la liberazione di un

neurotrasmettitore chimico.

2. Aumentando l'intensità dello stimolo, si osserva un potenziale di recettore più alto (la cellula

ha depolarizzato in modo maggiore), è stata superata molto di più la soglia, e, nello stesso

rempo di durata dello stimolo, è aumentata la frequenza (=nº PA generati), e non l'intensità

dei PA (che più di un tot non si alza).

L'elettrodo in fondo registra come prima lo stesso nº di PA generati, senza il potenziale di

recettore. Aumentando di frequenza, i PA portano ad una maggiore liberazione del

mediatore chimico => il segnale che arriva in fondo è un segnale di una percezione di uno

stimolo più intenso.

3. Aumentando intensità e durata dello stimolo, la depolarizzazione a livello del recettore

(potenziale di recettore) dura di più (per tutta la durata dello stimolo), ma tende anche ad

esaurirsi (problema legato alla dispersione delle cariche: la cellula perde la capacità di

⇢

mantenere la depolarizzazione) si ha un treno di PA maggiore con un'intensità più elevata

dove il potenziale di recettore era più elevato, man mano inizia a scendere, anche la

frequenza diminuisce => si ha una "sfumatura".

Alla fine si avrà lo stesso treno di potenziali, come sono stati generati all'inizio, che però

provocherà un effetto ancora maggiore facendo liberare ancora più molecole di

neurotrasmettitore.

=> i PA vengono modulati in funzione dell'intensità dello stimolo con un aumento della

frequenza => UNICA VARIAZIONE CHE PUÒ AVERE UN PA È UNA VARIAZIONE DI FREQUENZA

MAI DI INTENSITÀ!!

!

Misura del potenziale sempre di recettore, ma dopo la sinapsi = potenziale postsinaptico: ha

sempre la forma di una depolarizzazione, ma è di un PA. Il PA si trova solo nel monticolo

assonico => in una regione dove si trova un corredo adatto canali di Na+ e K+ (che la cellula per

"economia" mette solo in alcuni punti: la membrana del corpo cellulare dei dendriti si

depolarizza soltanto perchè deve percorrere degli spazi mlt piccoli; qndo però deve percorrere

degli spazi lunghi, la depolarizzazione viene trasformata in PA e lo invia all'assone mielinico).

L'informazione è fondamentale per la funzionalità sopravvivenza del nostro corpo (una persona

in coma ha morte solo le parti coscienti; quelle che controllano le zone vitali sono funzionanti.

Se si fermano queste, la persona muore).

!

=> PROPAGAZIONE DEL POTENZIALE POSTSINAPTICO neuronale e generazione del PA:

Un segnle postsinaptico eccitatorio (EPSP) generato al terminale presinaptico, si propaga

• elettronicamente lungo la fibra fino al monticolo assonico;

A causa dll alta costante di spazio (1-3 mm) e delle piccole dimensioni del corpo cellulare, il

• decadimento elettronico del EPSP non è molto pronunciato lungo il breve percorso.

A livello del monticolo assonico (caratterizzato da un'elevata densità dei canali del Na+

• voltaggio-dipendenti), il EPSP é in grado di raggiungere la soglia di attivazione e generare un

PA tutto/niente che si propaga lungo l'assone.

! CIRCUITI NEURONALI

Neuroni sono messi IN SERIE tra di loro:

Cellula cutanea che riceve uno stimolo (spillo, bruciatura..),

Questo viene recepito da una cellula collegata ad essa = RECETTORIALE.

Questa è sempre collegata a un secondo neurone del SNC (cervello + MS) = interneurone,

Poi si trova tutta una serie di altri neuroni.

!

POTENZIALE DI RECETTORE o POTENZIALE GRADUATO = depolarizzazione della cellula che

riceve il segnale; può variare di intensità e può generare il PA.

Nel monticolo assonico, sulla cresta del potenziale graduato (di recettore) si generano dei

potenziali d'azione che modulano il segnale attraverso la variazione di frequenza, non di

intensità! Il potenziale graduato poi si perde durante il precorso perché non viene rigenerato, si

consuma a causa della resistenza (non è un potenziale d'azione).

!

Cellula POSTSINAPTICA: insorgenza di un potenziale graduato molto simile al primo ma

diverso, che, se supera la soglia, darà origine a un potenziale d'azione => Il PA generato nella

prima cellula lo ritroviamo anche nelle successive; il potenziale graduato in ogni cellula genera

⇢

lo stesso PA. Questo è x la trasmissione senza perdita di informazioni. ⇢

Un segnale che parte dalla corteccia deve arrivare al bersa