Fisiologia del sistema nervoso - il potenziale d'azione

Appunti di fisiologia: l'impulso nervoso

Introduzione

Università Tor Vergata, Roma - Guardiamo come varia nel tempo l'attività di una cellula nervosa se la immergiamo in un liquido salino e la studiamo con dei microelettrodi (dalla punta sottile per poter analizzare l'attività elettrica).

Esperimento

Nel liquido salino sono contenute:

• 140 millimoli di NaCl (cloruro di sodio)
• 5 millimoli di KCl (cloruro di potassio)
• 2 millimoli di CaCl₂ (dicloruro di calcio)

Strumenti

• Elettrodo contenente una soluzione di KCl che conduce
• Microscopio ottico per osservare l'attività cellulare
• Oscilloscopio che registra l'attività elettrica

Microscopio ottico (dobbiamo osservare l'attività cellulare)

La cellula in condizioni di riposo

La cellula in condizioni di riposo ha un valore degli ioni potassio che si trovano internamente maggiore rispetto a quelli degli ioni sodio:

• K (interno) > Na
• Na (liquido extracellulare) > K

Grafico del potenziale di membrana

Quando la punta dell'elettrodo si trova allo stesso livello della soluzione salina, il potenziale sarà uguale a 0. Quando invece la punta dell'elettrodo entra nella membrana della cellula, l'oscilloscopio registrerà un determinato potenziale (quindi un movimento di cariche elettriche) uguale a -70 millivolt. Questo potenziale si chiama potenziale di riposo (o potenziale di membrana) ed ogni cellula ne ha uno diverso. Ad esempio, la cellula endocondrale ha un potenziale di riposo non stabile nel tempo.

Potenziale di azione

Andando avanti con l'esperimento, noteremo che ad un certo punto il nostro grafico cambierà. Infatti, se la cellula nervosa viene sottoposta ad uno stimolo da parte dell'elettrodo maggiore del valore soglia (fino a -50 millivolt), raggiunge un potenziale di azione superando lo 0. Il potenziale di azione è fondamentalmente costituito da un'inversione di polarità a carico della membrana della cellula nervosa. Quando la cellula supera lo 0, scatta immediatamente il potenziale di azione (o spike) della durata di due millisecondi.

Secondo esperimento

Immaginiamo di avere due soluzioni di 100 millimoli di NaCl e 100 millimoli di KCl separate al centro da una membrana semipermeabile. Le condizioni sono le seguenti:

• All'inizio AV = 0 millivolt
• La membrana è impermeabile al cloro
• La membrana è permeabile al sodio e la permeabilità al potassio è maggiore della permeabilità al sodio

Colleghiamo poi queste due soluzioni con un voltmetro per misurare il potenziale. Osserviamo che:

1. Per la legge di Fichte ...