Neuroscienze (lezione 2) come funziona il neurone? i potenziali, le correnti elettriche

Neuroscienze lezione 2

Come funzionano i neuroni?

I neuroni a riposo

I neuroni usano variazioni di correnti elettriche per funzionare. Come generano queste correnti elettriche? Partiamo dal neurone a riposo: è un neurone che non è stimolato. Nel neurone a riposo sono presenti degli ioni, cioè molecole con carica elettrica. Quindi gli ioni presenti normalmente nel neurone portano queste cariche elettriche. Gli ioni sono:

• Sodio (Na+) → Ha carica elettrica positiva
• Potassio (K+) → Carica elettrica positiva
• Cloro (Cl-) → Carica elettrica negativa
• Calcio (Ca++) → Due cariche elettriche negative
• Anioni proteici (A-) → Proteine cariche negativamente

Tutto il lavoro dei neuroni è dovuto a movimento e presenza di questi ioni. Queste sostanze si trovano dentro e fuori dal neurone a riposo. Precisamente, calcio, sodio e cloro sono fuori dal neurone mentre dentro al neurone c'è moltissimo potassio e anioni proteici.

Perché questa disposizione degli ioni? È dovuto alle pompe metaboliche che lavorano contro il gradiente di concentrazione, buttando calcio e sodio fuori e potassio dentro al neurone. L'energia prodotta nel neurone fa funzionare queste pompe. Per produrre energia usa per esempio il glucosio.

La pompa sodio/potassio lega gli ioni sodio presenti nel neurone e li butta fuori e contemporaneamente lega ioni potassio e li butta dentro. C'è anche la pompa per il calcio e quella per il cloro.

Tra il dentro ed il fuori del neurone c'è asimmetria di carica, cioè una differenza di potenziale. Questo perché c'è diversità di carica elettrica tra dentro e fuori. Quindi anche a riposo i neuroni sono carichi elettricamente e questa carica si misura in millivolt.

La scrittura “m” indica la differenza di potenziale tra il dentro ed il fuori del neurone e la “m” in tale scrittura indica la membrana neuronale. Le cariche elettriche non possono passare liberamente la membrana perché i lipidi di cui è composta hanno code apolari che non ne permettono il passaggio. Gli ioni per passare la membrana utilizzano i canali ionici, cioè dei canali nelle proteine che attraversano la membrana. Precisamente si tratta di tante proteine legate insieme a creare il canale che può essere aperto o chiuso.

Esiste un canale ionico per il potassio. Cosa succede quando si apre? Il potassio, che è abbondante nel neurone, tenta di uscire seguendo il gradiente di concentrazione. Ma il potassio ha carica elettrica positiva quindi uscendo provoca un aumento della negatività all'interno del neurone. L'esterno del neurone diventa invece più positivo. Si crea un gradiente elettrico tra interno ed esterno del neurone. Le cariche elettriche opposte però si attraggono, quindi il potassio all'esterno del neurone viene attirato dalla negatività creatasi all'interno del neurone e torna dentro. Si formano a questo punto due flussi: uno secondo il gradiente di concentrazione (da dentro a fuori).