Potenziale di membrana a riposo: cos'è e come agisce sui neuroni

I neuroni sono l'unità base del nostro sistema nervoso e, grazie al loro lavoro, è possibile trasmettere il impulso nervoso in modo che raggiunga le strutture cerebrali che ci permettono di pensare, ricordare, sentire e molto altro ulteriore.

Ma questi neuroni non trasmettono continuamente impulsi. Ci sono momenti in cui riposano. È durante quei momenti che si verifica potenziale di membrana a riposo, un fenomeno che spiegheremo più dettagliatamente di seguito.

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Cos'è il potenziale di membrana?

Prima di comprendere ulteriormente come viene prodotto il potenziale di membrana a riposo e come viene alterato, è necessario comprendere il concetto di potenziale di membrana.

Perché due cellule nervose si scambino informazioni è necessario che modifichino la tensione delle loro membrane, che si tradurrà in un potenziale d'azione. In altre parole, il potenziale d'azione è inteso come una serie di cambiamenti nella membrana dell'assone neuronale, che è la struttura allungata dei neuroni che funge da cavo.

I cambiamenti nella tensione di membrana implicano anche cambiamenti nelle proprietà fisico-chimiche di questa struttura. Ciò consente di modificare la permeabilità del neurone, rendendo più facile e più difficile l'ingresso e l'uscita di determinati ioni.

Il potenziale di membrana è definito come la carica elettrica sulla membrana delle cellule nervose. È la differenza tra il potenziale tra l'interno e l'esterno del neurone..

Qual è il potenziale di membrana a riposo?

Il potenziale di membrana a riposo è un fenomeno che si verifica quando la membrana della cellula nervosa non è alterata da potenziali d'azione, né eccitatori né inibitori. Il neurone non segnala, cioè non sta inviando alcun tipo di segnale ad altre cellule nervose a cui è connesso e, quindi, è in uno stato di riposo.

potenziale di riposo è determinato dai gradienti di concentrazione degli ioni, sia all'interno che all'esterno del neurone, e la permeabilità della membrana consentendo o meno il passaggio di questi stessi elementi chimici.

Quando la membrana del neurone è in uno stato di riposo, l'interno della cellula ha una carica più negativa rispetto all'esterno. Normalmente, in questo stato, la membrana ha una tensione prossima a -70 microvolt (mV). Cioè, l'interno del neurone ha 70 mV in meno rispetto all'esterno, anche se vale la pena ricordare che questa tensione può variare tra -30 mV e -90 mV. Inoltre, in questo momento ci sono più ioni sodio (Na) al di fuori del neurone e più ioni potassio (K) all'interno del neurone.

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Come viene prodotto nei neuroni?

L'impulso nervoso non è altro che lo scambio di messaggi tra neuroni tramite mezzi elettrochimici. Cioè, quando diverse sostanze chimiche entrano ed escono dai neuroni, alterando il gradiente di questi ioni nell'ambiente interno ed esterno delle cellule nervose, vengono prodotti segnali elettrici. Poiché gli ioni sono elementi carichi, i cambiamenti nella loro concentrazione in questi mezzi implicano anche cambiamenti nella tensione della membrana neuronale.

Nel sistema nervoso i principali ioni che si possono trovare sono Na e K, anche se spiccano anche il calcio (Ca) e il cloro (Cl). Gli ioni Na, K e Ca sono positivi, mentre Cl è negativo. La membrana nervosa è semipermeabile, lasciando entrare e uscire selettivamente alcuni ioni.

Sia all'esterno che all'interno del neurone, le concentrazioni di ioni cercano di bilanciarsi; tuttavia, come già detto, la membrana rende questo difficile, poiché non consente a tutti gli ioni di uscire o entrare allo stesso modo.

Nello stato di riposo, gli ioni K attraversano la membrana neuronale con relativa facilità, mentre gli ioni Na e Cl hanno più difficoltà a attraversarla. Durante questo periodo, la membrana neuronale impedisce alle proteine ​​caricate negativamente di lasciare l'esterno neuronale. Il potenziale di membrana a riposo è determinato dalla distribuzione non equivalente degli ioni tra l'interno e l'esterno della cellula.

Un elemento di fondamentale importanza durante questo stato è la pompa sodio-potassio. Questa struttura della membrana neuronale funge da meccanismo regolatore per la concentrazione di ioni all'interno della cellula nervosa. Funziona così per ogni tre ioni Na che lasciano il neurone, entrano due ioni K. Ciò fa sì che la concentrazione di ioni Na sia maggiore all'esterno e la concentrazione di ioni K sia maggiore all'interno.

Cambiamenti di membrana a riposo

Sebbene il tema principale di questo articolo sia il concetto di potenziale di membrana a riposo, è necessario spiegare, molto brevemente, come si verificano i cambiamenti nel potenziale di membrana mentre il neurone è all'interno riposando. Affinché l'impulso nervoso possa essere dato, è necessario che il potenziale di riposo sia alterato. Ci sono due fenomeni che si verificano affinché il segnale elettrico possa essere trasmesso: depolarizzazione e iperpolarizzazione.

1. Depolarizzazione

A riposo, l'interno del neurone ha una carica elettrica rispetto all'esterno.

Tuttavia, se la stimolazione elettrica viene applicata a questa cellula nervosa, cioè ricevendo l'impulso nervoso, viene applicata una carica positiva al neurone. Quando si riceve una carica positiva, la cellula diventa meno negativa rispetto all'esterno del neurone, con carica quasi nulla, e quindi il potenziale di membrana è abbassato.

2. iperpolarizzazione

Se nello stato di riposo la cellula è più negativa dell'esterno e, quando si depolarizza, non ha differenza di carica significativa, in caso di iperpolarizzazione accade che la cellula abbia una carica più positiva della sua all'estero.

Quando il neurone riceve vari stimoli che lo depolarizzano, ognuno di essi fa cambiare progressivamente il potenziale di membrana.

Dopo diversi di essi, si raggiunge il punto in cui il potenziale di membrana cambia molto, rendendo la carica elettrica all'interno della cellula molto positiva, mentre all'esterno diventa negativa. Il potenziale di membrana a riposo viene superato, facendo sì che la membrana sia più polarizzata del normale o iperpolarizzata.

Questo fenomeno si verifica per circa due millisecondi.. Dopo quel brevissimo lasso di tempo, la membrana ritorna ai suoi valori normali. La rapida inversione nel potenziale di membrana è essa stessa ciò che viene chiamato il potenziale d'azione ed è il che provoca la trasmissione dell'impulso nervoso, in direzione dell'assone al bottone terminale del dendriti.

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