Salute e malattia

Segnalazione neuronale: come i potenziali d'azione si propagano lungo un neurone

Il potenziale d'azione è il segnale elettrico fondamentale del sistema nervoso—una rapida inversione tutto-o-nulla del potenziale di membrana che viaggia lungo l'assone senza decremento.

Sequenza passo-passo

  1. Potenziale di riposo (~–70 mV): Mantenuto da Na⁺/K⁺-ATPasi (3 Na⁺ fuori, 2 K⁺ dentro) e canali K⁺ leak. Interno negativo.
  2. Depolarizzazione (stimolo): Potenziale graduato apre canali Na⁺ voltaggio-dipendenti. Influsso Na⁺ (gradiente elettrochimico) rende interno meno negativo.
  3. Soglia e fase ascendente: A ~–55 mV, massiccia apertura canali Na⁺ → esplosivo influxo Na⁺ → potenziale inverte a ~+30 mV (overshoot).
  4. Fase discendente (ripolarizzazione): Canali Na⁺ si inattivano; canali K⁺ voltaggio-dipendenti si aprono (ritardati) → efflusso K⁺ ripristina negatività.
  5. Iperpolarizzazione (undershoot): Canali K⁺ restano aperti brevemente → potenziale scende a ~–80 mV (più negativo del riposo).
  6. Periodi refrattari:
    • Assoluto: Canali Na⁺ inattivati; nuovo PA impossibile (assicura propagazione unidirezionale).
    • Relativo: Iperpolarizzato; stimolo più forte necessario.
  7. Ripristino: Na⁺/K⁺-ATPasi ripristina gradienti ionici.

Propagazione

Flusso di corrente locale da membrana attiva a adiacente inattiva depolarizza il segmento successivo a soglia. La mielina (oligodendrociti/SNC, cellule Schwann/SNP) permette conduzione saltatoria—PA salta tra nodi Ranvier—aumentando velocità (fino a 120 m/s) ed efficienza energetica.

Rilevanza clinica

  • Canalopatie (Naᵥ1.1, Kᵥ1.1, Caᵥ2.1) → epilessia, atassia, emicrania.
  • Demyelinizzazione (SM) → blocco conduzione, velocità ridotta.
  • Anestetici locali bloccano canali Na⁺.
  • Neurotossine (tetrodotossina, saxitossina) bloccano canali Na⁺; tossine scorpione ritardano inattivazione.