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Riassunto esame Neuroscienze, prof. Paulesu, libro consigliato Neuroscienze. Esplorando il cervello, Bears, Connors, Paradiso

Riassunto per l'esame di Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica del professor Paulesu, basato su appunti personali e studio autonomo dei capitoli 3 e 4 del testo consigliato dal docente: Neuroscienze: Esplorando il cervello, Bears, Connors, Paradiso. Gli argomenti trattati sono i seguenti: l'elettricità, la conduttanza elettrica, il potenziale elettrico.

Esame di Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica docente Prof. E. Paulesu

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ESTRATTO DOCUMENTO

Durante il potenziale d’azione, il potenziale di membrana diventa per pochissimo tempo positivo assumendo

valori intorno ai 30 millivolt.

Il potenziale d’azione è caratterizzato da quattro fasi:

Fase crescente, rapida depolarizzazione della membrana (potenziale di riposo diventa meno negativo

­ grazie all’incremento di concentrazione di potassio extracellulare). Questo cambiamento dura fino a

che il potenziale di membrana raggiunge i 30/40 millivolt.

Potenziale a punta, in questa fase le cariche ai lati della membrana si invertono. L’interno del neurone

­ viene caricato positivamente rispetto all’esterno.

Fase decrescente, rapida ripolarizzazione della membrana fino a che la membrana diventa più

­ negativa del potenziale di riposo.

Iperpolarizzazione, ultima parte della fase decrescente (dove la membrana diventa più negativa del

­ potenziale di riposo ­65 mV).

Infine vi è un graduale ristabilirsi del potenziale di riposo.

Il potenziale d’azione dura circa 2 millisecondi.

GENERAZIONE DI UN POTENZIALE D’AZIONE

Quando ci facciamo male, per esempio ci pungiamo con una puntina da disegno, la membrana delle fibre

nervose viene messa in tensione e questo produce l’apertura dei canali permeabili al sodio.

A causa del gradiente di concentrazione e della carica negativa del citosol, gli ioni Na+ entrano nella fibra

attraverso questi canali. Gli ioni Na+ entranti depolarizzano la membrana. Se questa depolarizzazione detta

potenziale generatore, raggiunge un livello critico, detto soglia, la membrana genererà un potenziale d’azione.

Quindi i potenziali d’azione sono generati dalla depolarizzazione della membrana oltre il livello soglia.

LA GENERAZIONE DI POTENZIALI D’AZIONE MULTIPLI

La frequenza di scarica del potenziale d’azione dipende dall’intensità della corrente continua depolarizzante. In

altre parole, essa riflette l’intensità della corrente depolarizzante.

Tuttavia esiste un limite alla frequenza con cui un neurone è in grado di generare potenziali d’azione. La

frequenza di scarica massima è di circa 1000 Hz.

Una volta iniziato il potenziale è impossibile generarne un altro per almeno un millisecondo. Questo periodo è

chiamato periodo refrattario assoluto. Inoltre risulta difficile dare vita a un altro potenziale subito dopo il periodo

refrattario assoluto. Durante questo secondo periodo, detto periodo refrattario relativo, il valore soglia si eleva

oltre il normale.

Il potenziale d’azione nella teoria

Capitolo IV

Il potenziale d’azione è una ridistribuzione della carica elettrica da un capo all’altro della membrana.

La depolarizzazione è causata dall’entrata di ioni sodio attraverso la membrana.

La ripolarizzazione è causata dall’uscita di ioni potassio.

CORRENTI DI MEMBRANA E CONDUTTANZE

Considerando un neurone con le pompe sodio­potassio, i canali per il sodio e i canali per il potassio:

Le pompe stabiliscono i gradienti di concentrazione ionica, cosi che K+ sia concentrato all’interno della cellula

e Na+ sia concentrato all’esterno.

Inizialmente assumiamo che tutti i canali siano chiusi e che il potenziale di membrana equivalga a 0 mV.

Apriamo i canali per il potassio e gli ioni K+ escono dal neurone. Il loro movimento costituisce una corrente

elettrica che fluisce fino a quando la conduttanza di K+ risulti superiore a zero.

Nel punto di equilibrio non vi è alcuna corrente elettrica poiché il potenziale di membrana in equilibrio equivale

a ­80 millivolt. Al potenziale di equilibrio entrano ed escono in ugual numero ioni K+.

Ora gli ioni K+ si dirigono esternamente al neurone fino a quando il potenziale di membrana differisce dal

potenziale di equilibrio del potassio.

LE ALTERNE VICENDE DEL POTENZIALE D’AZIONE

Il potenziale di membrana è così negativo rispetto al potenziale di equilibrio per il sodio che esiste una

significativa forza che permette l’apertura dei canali del sodio guidando gli ioni Na+ all’interno del neurone.

Ora la permeabilità del sodio è aumentata di molto rispetto al potassio e questo flusso di Na+ verso l’interno

depolarizza il neurone fino a che il potenziale di membrana a riposo di avvicina al potenziale di equilibrio del

sodio (­62 Mv).

Il potenziale d’azione in altre parole:

Cambiando la permeabilità della membrana dai K+ ai Na+, si è in grado di invertire il potenziale di membrana.

La fase crescente del potenziale d’azione può essere spiegata se i canali selettivi per il sodio si aprono in

risposta alla depolarizzazione della membrana oltre il livello soglia. Questo permette agli ioni Na+ di entrare

nel neurone causando una depolarizzazione che porti il potenziale di membrana vicino al potenziale di

equilibrio del sodio.

La fase decrescente si spiega presupponendo che i canali del sodio si chiudano improvvisamente mentre si

aprono quelli del potassio, cosi che la permeabilità dominante della membrana venga ristabilita. Quindi K+ si

sposta fuori dalla cellula fino a che il potenziale di membrana ritorni uguale al potenziale di equilibrio del

potassio.

Il potenziale d’azione nella realtà

Capitolo IV

Per misurare la conduttanza della membrana per il sodio e il potassio durante il potenziale d’azione è

necessario uno strumento: il dispositivo di blocco del voltaggio (K. Cole).

La tecnica del blocca del voltaggio permise a Hodgkin e Huxley di fissare il potenziale di membrana di un

assone rispetto a qualunque valore prescelto. Misurando le correnti che fluivano attraverso la membrana

furono in grado di dedurre i cambiamenti che avvenivano nella conduttanza della membrana rispetto a

differenti potenziali di membrana. (Premio Nobel 1963)

Sempre loro due ipotizzarono che lo scambio tra sodio e potassio fosse permesso dall’esistenza di particolari

cancelli che si aprivano e chiudevano in base a cambiamenti nel microspazio della cellula. (Pompa sodio­

potassio).

IL CANALE VOLTAGGIO­DIPENDENTE SELETTIVO PER IL SODIO

È un proteina che forma un poro nella membrana altamente selettivo agli ioni Na+.

Struttura. Formato da un solo lungo polipeptide. Ha quattro sequenze numerate ciascuna delle quali consiste

di sei tratti intra membranosi ad alfa elica numerati S1­S6. Le quattro sequenze si raggruppano per formare il

poro che è chiuso al potenziale di riposo negativo.

Quando la membrana viene depolarizzata al livello soglia la molecola assume una configurazione che

permette il passaggio di ioni Na+ attraverso il poro. Quando gli ioni passano attraverso il canale vengono

privati della maggior parte di molecole d’acqua. Questo è necessario per far passare lo ione attraverso il filtro

di selettività.

L’apertura del canale è controllata dal cambiamento del voltaggio attraverso la membrana, il cui sensore si

trova nel segmento S4 della molecola. La depolarizzazione contorce S4 e questo cambiamento di

conformazione della molecola determina l’apertura del canale.

Proprietà.

I canali del sodio si aprono solo se la depolarizzazione della membrana raggiunge e/o supera il valore

­ soglia.

Hanno un andamento fisso:

­ Si aprono con un leggero ritardo

1. Rimangono aperti per 1 msec e si inattivano

2. Non possono venire aperti fino a quando la membrana non ritorna a un valore negativo vicino al

3. valore soglia.

Per dare origine a un potenziale d’azione è necessario che tutti i canali di un assone si attivino.

­ Il periodo refrattario assoluto dipende dall’inattivazione di questi canali.

­ Mutazioni di un singolo aminoacido nelle regioni extracellulari di un canale possono causare nei

­ bambini malattie ereditarie quali l’epilessia generalizzata con crisi febbrili.

Effetti delle tossine sui canali del sodio.

­ La tetrodotossina ostruisce i canali, bloccando tutti i potenziali d’azioni sodio­dipendenti risultando quindi

fatale.

­ La saxitossina risulta altrettanto fatale in quanto blocca anch’essa i canali.

­ Alcuni composti causano invece ‘apertura inappropriata dei canali (batracotossina, tossine dei gigli e dei

ranuncoli).

­ il veleno di scorpioni e anemoni di mare causa l’inattivazione dei canali.

I CANALI VOLTAGGIO­DIPENDENTI SELETTIVI PER IL POTASSIO

Ne esistono di vari tipi. La maggior parte si apre per diminuire la depolarizzazione fornendo agli ioni K+ una via

per lasciare la cellula attraverso la membrana.

Struttura. Proteine costituite da quattro subunità polipeptidiche che danno origine al poro. Sono sensibili ai

cambiamenti del campo elettrico attraverso la membrana e quando queste viene depolarizzata si modificano

per permettere agli ioni di attraversare il poro.

LA CONDUZIONE DEL POTENZIALE D’AZIONE

Per trasferire l’informazione da un punto all’altro del sistema nervoso, è necessario che il potenziale di azione

si propaghi lungo l’assone.

Il potenziale d’azione si propaga lungo l’assone fino a raggiungere la parte terminale e cominciare così la

trasmissione sinaptica.

Un potenziale che inizia in una parte dell’assone si propagherà solamente in un’unica direzione (propagazione

antidromica).

Un potenziale che viene generato in entrambi i terminali dell’assone può propagarsi anche in entrambe le

direzioni (propagazione ortodromica).

Sugli assoni, l’impulso si propaga senza decremento poiché tutta la membrana assonica è eccitabile.

La velocità di propagazione è variabile ma si aggira solitamente intorno ai 10 m/msec.


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AUTORE

Ramona17

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze e tecniche psicologiche
SSD:
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Ramona17 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano Bicocca - Unimib o del prof Paulesu Eraldo.

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