Che cos'è la depolarizzazione neuronale e come funziona?

Marzo 28, 2024

Il funzionamento del nostro sistema nervoso, in cui è incluso il cervello, si basa sulla trasmissione di informazioni . Questa trasmissione è elettrochimica e dipende dalla generazione di impulsi elettrici noti come potenziali d'azione, che vengono trasmessi attraverso i neuroni a piena velocità. La generazione di impulsi si basa sull'entrata e l'uscita di diversi ioni e sostanze all'interno della membrana del neurone.

Pertanto, questo ingresso e uscita causano le condizioni e la carica elettrica che la cella deve normalmente variare, dando inizio a un processo che culminerà nell'emissione del messaggio. Uno dei passaggi che questo processo di trasmissione delle informazioni consente è la depolarizzazione . Questa depolarizzazione è il primo passo nella generazione di un potenziale d'azione, cioè l'emissione di un messaggio.

Per comprendere la depolarizzazione, è necessario prendere in considerazione lo stato dei neuroni in circostanze precedenti a questo, cioè quando il neurone si trova in uno stato di riposo. È in questa fase in cui inizia il meccanismo degli eventi che finirà con l'apparire di un impulso elettrico che percorrerà la cellula nervosa fino a raggiungere la sua destinazione, le aree adiacenti a uno spazio sinaptico, per finire generando o meno un altro impulso nervoso in un altro neurone da un'altra depolarizzazione.

Quando il neurone non agisce: stato di riposo

Il cervello umano funziona costantemente per tutta la sua vita. Anche durante il sonno, l'attività cerebrale non si ferma semplicemente l'attività di alcune posizioni cerebrali viene notevolmente ridotta. Tuttavia, i neuroni non emettono sempre impulsi bioelettrici, ma sono in uno stato di riposo che finisce per alterarsi per generare un messaggio.

In circostanze normali, in uno stato di riposo la membrana dei neuroni ha una carica elettrica specifica di -70 mV , a causa della presenza di anioni o ioni con carica negativa al suo interno, oltre al potassio (anche se questo ha una carica positiva). Tuttavia, l'esterno ha una carica più positiva a causa della maggiore presenza di sodio , caricato positivamente, insieme al cloro negativo. Questo stato è mantenuto a causa della permeabilità della membrana, che a riposo è facilmente trasferibile al potassio.

Sebbene la forza diffusionale (o la tendenza di un fluido ad essere uniformemente distribuito bilanciando la sua concentrazione) e la pressione elettrostatica o attrazione tra gli ioni di carica opposta, il mezzo interno ed esterno debbano essere equalizzati, questa permeabilità lo rende molto difficile, essendo l'ingresso di ioni positivi molto graduale e limitato .

Inoltre, i neuroni hanno un meccanismo che impedisce il cambiamento dell'equilibrio elettrochimico, la cosiddetta pompa del sodio e del potassio , che espelle regolarmente tre ioni di sodio dall'interno per far entrare due potassio dall'esterno. In questo modo, più ioni positivi vengono espulsi di quanto potrebbero entrare, mantenendo stabile la carica elettrica interna.

Tuttavia, queste circostanze cambieranno quando si trasmettono informazioni ad altri neuroni, un cambiamento che, come detto, inizia con il fenomeno noto come depolarizzazione.

La depolarizzazione

La depolarizzazione è la parte del processo che avvia il potenziale per l'azione . In altre parole, è la parte del processo che causa il rilascio di un segnale elettrico, che finirà per viaggiare attraverso il neurone per causare la trasmissione di informazioni da parte del sistema nervoso. Infatti, se dovessimo ridurre tutta l'attività mentale a un singolo evento, la depolarizzazione sarebbe un buon candidato per riempire quella posizione, poiché senza di essa non c'è attività neuronale e quindi non saremmo nemmeno in grado di rimanere vivi.

Il fenomeno a cui questo concetto si riferisce è il improvviso forte aumento della carica elettrica all'interno della membrana neuronale . Questo aumento è dovuto alla costante di ioni sodio caricati positivamente all'interno della membrana del neurone. Dal momento in cui si verifica questa fase di depolarizzazione, ciò che segue è una reazione a catena grazie alla quale appare un impulso elettrico che viaggia attraverso il neurone e viaggia verso un'area lontana da dove è stato iniziato, esprime il suo effetto in un terminale nervoso situato vicino a uno spazio sinaptico e si estingue.

Il ruolo delle pompe di sodio e di potassio

Il processo inizia nell'assone dei neuroni, un'area in cui si trova un'alta quantità di recettori di sodio sensibili alla tensione . Sebbene normalmente siano chiusi, in uno stato di riposo, se c'è una stimolazione elettrica che supera una certa soglia di eccitazione (quando si passa da -70mV a -65mV e -40mV) i recettori iniziano ad aprirsi.

Poiché l'interno della membrana è molto negativo, gli ioni di sodio positivi saranno molto attratti a causa della pressione elettrostatica, entrando in grandi quantità. Allo stesso tempo, la pompa di sodio / potassio è inattivata, quindi non vengono rimossi ioni positivi .

Nel tempo, quando l'interno della cellula diventa sempre più positivo, vengono aperti altri canali, questa volta di potassio, che ha anche una carica positiva. A causa della repulsione tra le cariche elettriche dello stesso segno, il potassio finisce per uscire. In questo modo, l'aumento della carica positiva viene rallentato, fino a raggiungere un massimo di + 40mV all'interno della cella .

A questo punto i canali che hanno avviato questo processo, quelli di sodio, finiscono per chiudersi, con cui la depolarizzazione finisce. Inoltre, per un certo periodo rimarranno inattivi, evitando nuove depolarizzazioni. Il cambiamento nella polarità prodotta si muoverà lungo l'assone, sotto forma di potenziale d'azione , per trasmettere l'informazione al prossimo neurone.

E dopo?

La depolarizzazione finisce nel momento in cui gli ioni di sodio smettono di entrare e infine i canali di questo elemento sono chiusi . Tuttavia, i canali di potassio che si sono aperti a causa della fuga della carica positiva in entrata rimangono aperti, espellendo costantemente il potassio.

Così, col tempo produrrà un ritorno allo stato originale, avendo una ripolarizzazione e persino raggiungerà un punto noto come iperpolarizzazione in quanto a causa della continua produzione di sodio il carico sarà inferiore allo stato di riposo, che causerà la chiusura dei canali del potassio e la riattivazione della pompa sodio / potassio. Una volta fatto, la membrana sarà pronta per ricominciare l'intero processo.

È un sistema di riadattamento che consente di tornare alla situazione iniziale nonostante i cambiamenti sperimentati dal neurone (e dal suo ambiente esterno) durante il processo di depolarizzazione. D'altra parte, tutto ciò avviene molto rapidamente, al fine di rispondere alla necessità del funzionamento del sistema nervoso.