Comprendere gli impulsi nervosi: come gli assoni trasmettono segnali

I neuroni comunicano tramite potenziali d'azione – brevi impulsi elettrici tutto-o-nulla che si propagano lungo l'assone senza decremento. Questo processo elettrochimico si basa su gradienti ionici e canali voltaggio-dipendenti.

1. Potenziale di riposo (~ -70 mV): mantenuto da Na⁺/K⁺-ATPasi (3 Na⁺ fuori, 2 K⁺ dentro) e canali leak. Interno negativo rispetto esterno; alto [K⁺] dentro, alto [Na⁺] fuori.
2. Depolarizzazione (Fase salita): stimolo apre canali Na⁺ voltaggio-dipendenti → afflusso Na⁺ → potenziale membrana risale rapidamente verso +30 mV.
3. Ripolarizzazione (Fase discesa): canali Na⁺ si inattivano; canali K⁺ voltaggio-dipendenti si aprono → efflusso K⁺ → potenziale membrana ritorna verso negativo.
4. Iperpolarizzazione (Undershoot): canali K⁺ chiudono lentamente; membrana brevemente più negativa del riposo.
5. Periodi refrattari: Assoluto (canali Na⁺ inattivati – nessun nuovo PA possibile); Relativo (conduttanza K⁺ alta – serve stimolo più forte).
6. Propagazione: correnti locali depolarizzano membrana adiacente, aprendo canali Na⁺ sequenzialmente. In assoni mielinizzati, conduzione saltatoria salta tra Nodi di Ranvier (veloce, efficiente energeticamente).
7. Trasmissione sinaptica: PA raggiunge terminale assonale → canali Ca²⁺ voltaggio-dipendenti si aprono → afflusso Ca²⁺ → fusione vescicole → rilascio neurotrasmettitore in fessura sinaptica → lega recettori cellula postsinaptica → potenziale postsinaptico eccitatorio o inibitorio.

Questo elegante meccanismo sta alla base di tutta la comunicazione neurale – sensazione, movimento, pensiero, e memoria.