Il potenziale d azione si propaga a grandi distanze senza decremento permettendo la conduzione dell informazione nervosa.

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1 Il potenziale d azione si propaga a grandi distanze senza decremento permettendo la conduzione dell informazione nervosa. Soprasoglia

2 La conduzione del potenziale d azione si basa sulla generazione di nuovi potenziali d azione nei punti successivi della fibra nervosa. L insorgenza di un potenziale d azione in un punto, crea una differenza di potenziale tra quel punto e le zone vicine, a riposo. Tra la zona attiva e quella inattiva, si crea una corrente ionica (elettrotonica) che depolarizza la zona inattiva fino alla soglia per la nascita di un nuovo potenziale d azione.

3 Canali voltaggio dipendenti per Na+ si aprono Na+ entra nell assone Zona di innesco La zona di innesco è interessata da una depolarizzazione sopra soglia

4 Na+ che entra determina una depolarizzazione della membrana, che porta all apertura di altri canali per il Na+ Le cariche positive presenti nella zona attiva si spostano verso la zona vicina, ancora a riposo generando un flusso di corrente locale

5 Regione refrattaria Regione attiva Regione inattiva La zona di innesco è in periodo refrattario. I canali al K+ si sono aperti e i canali al Na+ sono inattivati. L uscita di K+, ripolarizza la membrana. Il flusso di corrente locale determina la depolarizzazione delle parti più distali dell assone

6 Meccanismo di propagazione del potenziale d azione La velocità di propagazione del potenziale d azione dipende in modo sostanziale dalla costante di spazio ( ). Nelle fibre amieliniche la velocità è proporzionale a d = diametro della fibra Maggior diametro maggiore velocità di conduzione del potenziale d azione d La velocità di propagazione del potenziale d azione è influenzata da: Proprietà passive della membrana Diametro degli assoni

7 Il tempo necessario perché la depolarizzazione si propaghi lungo l assone è funzione della resistenza assiale (r a ) e della sua capacità (C m ) per unità di lunghezza. La ra e la Cm limitano la velocità con cui la depolarizzazione si propaga nel corso della conduzione del potenziale d azione. Maggiore r a minore corrente (i) che passa nel tratto di membrana adiacente. E necessario più tempo per depolarizzare la membrana. Maggiore C m maggiore deve essere la carica Q per far variare il potenziale. La corrente, per determinare una data depolarizzazione, deve scorrere per un tempo maggiore.

8 Capacità di membrana: Le cariche all'inizio si accumulano lungo la superficie della membrana. La corrente capacitiva non può essere utilizzata per la trasmissione del segnale a distanza Cm Il segnale subisce distorsioni. Corrente applicata Corrente capacitiva Corrente trasmessa

9 La velocità con cui la depolarizzazione si propaga durante la conduzione del potenziale d azione, è inversamente proporzionale a r a C m v ~ 1/r a C m Per aumentare la velocità di propagazione si può: Aumentare il diametro assiale della fibra nervosa Diminuire la capacità della membrana

10 Aumento del diametro assiale della fibra nervosa L effetto globale di un aumento del diametro della fibra nervosa è quello di diminuire r a C m perché: r a diminuisce con il quadrato del diametro C m aumenta solo in proporzione diretta con l aumento del diametro Mielinizzazione della fibra nervosa Il processo equivale ad aumentare di 100 volte lo spessore della membrana assonale. La C di un condensatore come la membrana è inversamente prporzionale allo spessore dell isolante, la mielinizzazione fa diminuire C m e quindi anche r a C m Il processo di mielinizzazione determina una diminuzione di r a C m maggiore rispetto ad un aumento uguale del diametro. Fibre mieliniche conducono ad una velocità molto maggiore rispetto alle amieliniche di pari diametro.

11 Corpo cellulare Nodo di Ranvier Cellula di Schwann Mielina Assone

12 Mielinizzazione La mielina, nei tratti di membrana dove è presente, determina una riduzione di C m ed un aumento di r m e quindi della costante di spazio. Nodo di Ranvier (2μm) mielina r m r a La conduzione del p.a. è definita saltatoria.

13 Guaina mielinica Zona attiva Potenziale d azione Internodo Nodo di Ranvier Nelle fibre mieliniche il potenziale d azione nasce solo a livello dei nodi di Ranvier dove la densità di canali Na + voltaggio-dipendenti è elevata. Le correnti elettrotoniche viaggiano rapidamente da un nodo all altro, determinando una conduzione detta saltatoria. La conduzione saltatoria è favorevole anche da un punto di vista energetico perché limita l azione delle pompe Na + /K + ATP dipendenti alle zone nodali.

14 La velocità di propagazione dipende dal numero di nodi che il p. a. deve saltare Le fibre con diametro maggiore presentano un numero minore di nodi. Conducono perciò più rapidamente. Per le fibre di tipo A, vale la seguente approssimazione : V (m/sec) = 6 d ( m)

15 Nodi di Ranvier Nodo di Ranvier Guaina mielinica Depolarizzazione

16 Perdita di corrente Conduzione lenta Perdita di corrente Conduzione lenta La velocità di conduzione diminuisce nei casi di degenerazione della guaina mielinica

17 Il potenziale d azione viene generato in una zona specifica del neurone, detta zona trigger. I potenziali, a monte di questa zona, si propagano secondo il modello della conduzione assonale passiva (con decremento).

18 Le varie regioni del neurone sono provviste di differenti tipi di canali voltaggio-dipendenti Dendriti: canali per K +, Ca 2+ e a volte Na + Zona d innesco: alta densità di canali per Na + Assone: bassa densità di canali per Na + e K + Terminazioni: canali per Ca 2+