Taglietti e Casella, Elementi di Fisiologia e Biofisica della cellula, Goliardica Pavese

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Niccolina Molteni
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1 Taglietti e Casella, Elementi di Fisiologia e Biofisica della cellula, Goliardica Pavese

2 Due neuroni siti in diverse regioni del SNC con morfologia simile, possono rispondere allo stesso input sinaptico in modi diversi grazie alle loro diverse caratteristiche intrinseche.

3 Propagazione dei potenziali graduali con decadimento esponenziale CONDUZIONE PASSIVA o ELETTROTONICA La membrana del dendrite come quella dell assone è un isolante imperfetto parte della corrente che fluisce nel citoplasma esce attraverso la membrana λ = costante di spazio distanza in cui V m si riduce del 63 % del valore iniziale

Propagazione dei potenziali graduali con decadimento esponenziale CONDUZIONE PASSIVA o ELETTROTONICA = r m r i +r ext Fisiologia animale, Zanichelli V x = V o

4 Propagazione dei potenziali graduali con decadimento esponenziale CONDUZIONE PASSIVA o ELETTROTONICA = r m r i +r ext Fisiologia animale, Zanichelli V x = V o e x/λ e = 2.72 e -1 = 1/e = 0.37 Se la distanza percorsa (x) = λ, V x = 37 % V o λ = costante di spazio distanza in cui V m si riduce al 37 % del valore iniziale

5 Le proprietà del circuito RC sono responsabili del modo in cui si generano le variazioni del potenziale di membrana quando i flussi di corrente l attraversano.

6 Proprietà elettriche passive di membrana V o plateu La fase crescente della ΔV m V m (t) = V o (1-e -t / Ƭ ) Fisiologia animale, Zanichelli Ƭ = R m C m COSTANTE DI TEMPO DI MEMBRANA: t = Ƭ V m = 63 % V o Ƭ tempo perché il voltaggio attraverso un condensatore in carica raggiunga il 63 % del suo valore stazionario. Le sue dimensioni sono quelle di un tempo, infatti: [V] [Q] [Q] [ ] [R] [C] [t] [I] [V] [Q]/[t]

7 Integrazione sinaptica, costanti di tempo e di spazio

8 Effetti della sommazione temporale di potenziali sinaptici Terminali pre-sinaptici Cellula post-sinaptica

9 Sommazione temporale di potenziali sinaptici in neuroni post-sinaptici con diversa Ƭ In alto, = 1 msec In basso = 10 msec Maggiore è la costante di tempo della cellula postsinaptica, più a lungo dureranno i potenziali sinaptici maggiore sarà il grado della loro sommazione temporale

10 Efficienza della propagazione elettrotonica dei potenziali sinaptici in funzione della b a c La costante di spazio (λ) modifica l efficienza della propagazione elettrotonica dei potenziali sinaptici. Il potenziale d azione di una cellula A evoca potenziali sinaptici nelle cellule B e C. Nel punto di origine i due potenziali sono di eguale ampiezza e percorrono la stessa distanza in B e C. L ampiezza del potenziale sinaptico che arriva al segmento iniziale in B è tuttavia maggiore di quella del potenziale che arriva in C perché la costante di spazio dei dendriti di B è maggiore di quella dei dendriti di C.

11 Fattori che determinano la velocità di propagazione in fibre amieliniche: - Diametro della fibra - Costante di spazio - Costante di tempo - Potenziale di soglia - temperatura

12 Nelle fibre amieliniche la velocità di conduzione è proporzionale alla radice quadrata del diametro. (se il diametro quadruplica la velocità raddoppia)

13 La velocità con cui la depolarizzazione si propaga durante la conduzione del potenziale d azione è inversamente proporzionale a r i e C m. = r m r i +r ext Per aumentare la velocità di propagazione si può: - Aumentare il diametro della fibra nervosa - Diminuire la Cm A parità di cariche se aumenta la Cm si riduce la V m perché Q=C V. N.B. r i (resistenza longitudinale intracellulare) diminuisce con il quadrato del diametro della fibra, se il diametro raddoppia la resistenza diventa ¼.

14 10-20, fino a 160 lamelle 1 µm 1-2 mm Fisiologia umana, EdiSES

15 Gli assoni mielinici hanno velocità di conduzione maggiore di quelli amielinici dello stesso calibro Il rivestimento mielinico = r i + r ext - aumenta la λ - diminuisce la Capacità di membrana - circoscrive l insorgenza dei potenziali d azione ai nodi di Ranvier r m A parità di cariche se aumenta la C m si riduce la V m Q=C V.

16 Il dispendio energetico per la propagazione del potenziale d azione è minore nelle fibre mieliniche velocità fino a 100 m/s Taglietti e Casella, Elementi di Fisiologia e Biofisica della cellula, Goliardica Pavese

17 Fibre mieliniche e amieliniche

19 Patologia della mielina Isolamento tra i nodi di Ranvier in assoni mielinizzati, aumenta quindi la resistenza della membrana r m nella regione internodale. Un alterazione patologica a livello della mielina può ridurre quindi la conduzione del potenziale d azione tra i nodi di Ranvier.

Patologia multifattoriale infiammatoria del SNC, in

20 La SCLEROSI MULTIPLA o sclerosi a placche patologia neurodegenerativa demielinizzante. Patologia multifattoriale infiammatoria del SNC, in particolare delle cellule di oligodendroglia. oligodendrociti zone sclerotizzate

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