Potenziali graduati e potenziali d azione

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1 Potenziali graduati e potenziali d azione Le cellule nervose comunicano attraverso due tipi di segnali elettrici rappresentati da variazioni del potenziale di membrana che a loro volta sono determinate dall apertura o dalla chiusura di canali ionici provvisti di gate: 1) Potenziali graduati, che rappresentano piccoli segnali elettrici proporzionati all intensità dello stimolo che li ha generati, i quali agiscono a breve distanza, poiché diminuiscono di ampiezza man mano che ci si allontana dal sito della loro genesi. 2) Potenziali d azione, che rappresentano segnali di tipo tutto o nulla, che sono costituiti da una rapida e transitoria inversione di polarità della membrana, che si propaga uguale a sé stessa senza diminuire d intenità e sono utilizzati soprattutto per propagare l informazione su lunghe distanze.

2 Descrizione delle variazioni del potenziale di membrana I segnali elettrici sono dovuti a variazioni del potenziale di membrana. Essi si generano quando, in risposta a particolari stimoli, si aprono o si chiudono alcuni canali ionici con gate. Quando i canali con gate si aprono o si chiudono, cambia la permeabilità ad alcuni ioni, modificandone il movimento attraverso la membrana e conseguentemente modificando il potenziale di membrana. C.L. Stanfield FISIOLOGIA V Ed. EdiSES Poiché il potenziale di membrana rappresenta la differenza di potenziale tra i due lati della membrana, si dice che la membrana è polarizzata. Dal momento che il potenziale ha un valore negativo (circa -70 mv nei neuroni), un cambiamento verso valori più negativi è detto iperpolarizzazione, in quanto la membrana diventa più polarizzata. Un cambiamento verso valori meno negativi determina una depolarizzazione della membrana, in quanto la membrana diventa meno polarizzata. La ripolarizzazione si verifica quando il potenziale di membrana ritorna al valore di riposo dopo una depolarizzazione.

3 Potenziali graduati I potenziali graduati rappresentano piccole modificazioni del potenziale di membrana he si verificano quando i canali ionici provvisti di gate si aprono o si chiudono in risposta a segnali specifici. Gli stimoli che producono segnali graduati possono essere: Stimoli chimici (come quelli prodotti dai neurotrasmettitori che si legano a recettori localizzati sulla membrana postsinaptica) Stimoli sensoriali (a livello dei recettori sensoriali) L ampiezza della variazione del potenziale di membrana viene graduata in funzione dell intensità dello stimolo che l ha generata: uno stimolo debole produce un piccolo cambiamento del potenziale di membrana, mentre uno stimolo più intenso provoca una variazione del potenziale di membrana di maggiore ampiezza.

4 Potenziali graduati L ampiezza della variazione del potenziale di membrana viene graduata in funzione dell intensità dello stimolo che l ha generata: uno stimolo debole produce un piccolo cambiamento del potenziale di membrana, mentre uno stimolo più intenso provoca una variazione del potenziale di membrana di maggiore ampiezza. C.L. Stanfield FISIOLOGIA V Ed. EdiSES

5 Potenziali graduati I potenziali graduati possono propagarsi dal punto di stimolazione per brevi distanze, in quanto sono eventi che si attenuano con la distanza dal puto in cui si generano. Alcuni potenziali graduati sono depolarizzanti, mentre altri sono iperpolarizzanti. La direzione della variazione del potenziale dipende dal tipo di neurone interessato, dallo stimolo applicato e dal tipo di canale ionico che si apre o si chiude in risposta allo stimolo stesso.

6 Potenziali graduati

7 Cellule eccitabili La modalità di segnalazione basata su potenziali d azione è utilizzata oltre che nei neuroni anche in altri tipi di cellule, come le cellule del muscolo scheletrico e cardiaco. In riferimento alla proprietà di poter sviluppare potenziali d azione, neuroni, cellule muscolari scheletriche e cellule muscolari cardiache sono definite cellule eccitabili. In tali cellule il potenziale di membrana (negativo all interno della cellula) prende il nome di potenziale di riposo poiché caratterizza lo stato di riposo della cellula.

8 Neurone Ciascun neurone è formato da un corpo cellulare, detto pirenoforo o soma, da cui si dipartono uno o più processi citoplasmatici atti alla ricezione di impulsi, i dendriti, ed un prolungamento citoplasmatico deputato alla trasmissione di impulsi: l assone (l assone viene anche indicato con il termine di fibra).

9 Neurone Corpo cellulare del neurone Il corpo cellulare del neurone ha una struttura simile a quelle delle altre cellule, dal momento che esso contiene un nucleo, l apparato del Golgi, il reticolo endoplasmico e i mitocondri. Il corpo cellulare assolve la maggior parte delle funzioni svolte dalle altre cellule, come la sintesi proteica e il metabolismo cellulare.

10 Neurone Il neurone è caratterizzato dalla presenza di due tipi di prolungamenti, noti rispettivamente come dendriti e assone. I dendriti sono sottili e molto ramificati. Insieme al corpo cellulare, o debdriti fanno parte della zona ricevente del neurone. Gli assoni sono generalmente più grandi e lunghi dei dendriti, originano dal pirenoforo a livello del monticolo assonico e si possono ramificare ripetutamente, ciascuna ramificazione termina con un rigonfiamento a forma di bottone: la terminazione sinaptica o bottone sinaptico

11 Regionalizzazione delle funzioni nel neurone I dendriti rappresentano la zona di ricezione dei potenziali sinaptici (graduali) eccitatori ed inibitori. Questi vengono integrati nel soma e possono dar luogo ad un impulso nervoso nel monticolo assonico. L impulso viene propagato rapidamente lungo l assone (zona di conduzione) per raggiungere le terminazioni nervose, zona specializzata nella liberazione del neurotramettitore.

12 Regionalizzazione delle funzioni nel neurone Monticolo assonico La regionalizzazione delle funzioni del neurone è dovuta alla presenza di canali ionici differenti tra soma e dendriti da un lato e assone dall altro lato. A livello dell assone sono presenti canali del Na + e del K + voltaggio dipendenti, responsabili della genesi del potenziale d azione. Tali canali sonio assenti nella membrana plasmatica del soma e dei dendriti, dove, invece, si ritrovano canali stimolodipendente che danno luogo a potenziali graduati.

13 Principali tipi morfologici di cellule nervose

14 Principali tipi morfologici di cellule nervose I neuroni, a seconda del numero e disposizione di assone e dendriti, si possono dividere in: neuroni unipolari: sono presenti nella vita fetale. Nell adulto sono rappresentati solo dai neuroni sensitivi dell olfatto e dai coni e bastoncelli della retina. Sono sprovvisti di dendrite e il solo prolungamento, centrale al pirenoforo, funziona da assone. neuroni pseudounipolari: sono neuroni con il pirenoforo a forma di goccia, dotati di un solo prolungamento che, successivamente, si divide a T formando, così, un assone e un dendrite. Tipico esempio sono i neuroni dei gangli sensitivi spinali e dei gangli sensitivi dei nervi cranici. neuroni bipolari: il loro pirenoforo ha forma ellittica con due prolungamenti, l assone e il dendrite, posti ai poli della cellula. Li troviamo nel ganglio spirale, nel ganglio vestibolare e nella retina. neuroni multipolari: sono di forma poliedrica proprio perché dal pirenoforo si dipartono un assone e due o più dendriti. Rappresentano il tipo di neurone più comune presente nel tessuto nervoso.

15 Trasporto assonale I neuroni presentano meccanismi di trasporto per mobilitare prodotti sia dal corpo cellulare al terminale assonale (trasporto anterogrado), che dal terminale assonale al corpo cellulare (trasporto retrogrado).

16 Trasporto assonale Il trasporto di vescicole dal soma al terminale assonale avviene grazie ai microtubuli che si estendono per tutta la lunghezza dell assone e svolgono il ruolo di «binari» per le molecole trasportatrici. Queste sono rappresentate da chinesine e dineine, che, utilizzando l idrolisi di ATP, essenzialmente «camminano» sui «binari» costituiti dai microtubuli. Le chinesine intervengono nel trasporto anterogrado, le dineine nel trasporto retrogrado.

17 Principali tipi di cellule gliali Le cellule della neuroglia sono molto più numerose dei neuroni e, contrariamente ai neuroni, mantengono la capacità di proliferare. Esse hanno funzione di supporto e cooperazione nelle funzioni neuronali. Ne SNC abbiamo oligodendrociti, astrociti, microglia, cellule ependimali, nel SNP cellule di Schwann e cellule satelliti.

18 Principali tipi di cellule gliali Astrociti Gli astrociti sono presenti nel SNC dove rappresentano il maggior supporto fisico ai neuroni e contribuiscono a determinare la barriera emato-encefalica. Hanno una forma stellata con diversi prolungamenti che terminano con dei pedicelli. Oligodendrociti e cellule di Schwann Oligodendrociti e cellule di Schwann sono deputate alla formazione della guaina mielinica che riveste l assone di numerosi neuroni rispettivamente nel sistema nervoso centrale e in quello periferico I microgliociti si occupano della prima e principale difesa immunitaria attiva nel sistema nervoso centrale. si muovono costantemente e analizzano il SNC in cerca di neuroni danneggiati, placche e agenti infettivi.

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20 Potenziale d azione Il potenziale d azione consiste in una repentina e transitoria variazione del potenziale di membrana che si genera nelle cellule eccitabili in risposta a potenziali graduati che raggiungono il valore soglia, ossia quel valore del potenziale di membrana che è critico per l innesco del potenziale d azione. Segmento iniziale o monticolo assonico o zona trigger Durante il potenziale d azione si verifica un ampia e rapida depolarizzazione durante la quale si registra per un breve periodo un inversione della polarità del potenziale di membrana. Nel neurone il potenziale d azione prende origine dal tratto iniziale dell assone detto monticolo assonico o segmento iniziale o zona trigger e corre lungo l assone fino al terminale assonico senza attenuazione della sua intensità.

21 Potenziale d azione Il potenziale d azione si innesca nel tratto iniziale dell assone (cono d emergenza) quando un potenziale graduato, che rappresenta una variazione del potenziale di membrana a livello dei dendriti o dal soma del neurone, raggiungendo il cono d emergenza, depolarizza la membrana fino al valore soglia (-55 mv). C.L. Stanfield FISIOLOGIA V Ed. EdiSES A questo punto si innesca il potenziale d azione che consta di tre fasi distinte: 1. Depolarizzazione rapida 2. Ripolarizzazione 3. Iperpolarizzazione postuma L ampiezza del potenziale d azione è indipendente dalla grandezza dello stimolo, ovvero se lo stimolo è abbastanza grande da superare la soglia, il potenziale viene evocato con ampiezza e forma costante.

22 Potenziale d azione 1) Depolarizzazione rapida Durante questa fase il potenziale di membrana passa dal valore soglia di -55 mv a + 30 mv. Questa fase si caratterizza per un rapido e brusco aumento della conduttanza della membrana al Na +. Il Na + entra in cellula perché sospinto dal suo gradiente di potenziale elettrochimico. A causa dell elevata conduttanza della membrana al Na +, il potenziale di membrana tende ad avvicinarsi al potenziale di equilibrio di tale ione (+58 mv). Al picco della fase ascendente la membrana ha cambiato polarità: il versante intracellulare è più positivo di quello extracellulare. Questo cambiamento è rappresentato sul grafico dall'overshoot, cioè dalla porzione di potenziale d'azione che è al di sopra di 0 mv.

23 Potenziale d azione 2) Ripolarizzazione La seconda fase del potenziale d azione è la ripolarizzazione della membrana, durante la quale il potenziale di membrana, dal valore di +30 mv ritorna al valore di riposo di -70mV. Nell arco di 1 msec, dopo l iniziale incremento della conduttanza al Na +, questa diminuisce rapidamente fino ad annullarsi, mentre nel frattempo sta aumentando la conduttanza al K +. Pertanto, il K + fuoriesce dalla membrana secondo il suo gradiente elettrochimico, ripolarizzando la membrana fino a raggiungere il potenziale di riposo.

24 Potenziale d azione 2) Ripolarizzazione Quindi, la fase di ripolarizzazione del potenziale d'azione è legata ad un aumento della permeabilità al K +. Infatti anche i canali voltaggio dipendenti del K + si aprono in risposta alla depolarizzazione soglia iniziale, ma sono più lenti, perciò il picco di permeabilità del K + viene raggiunto più tardi rispetto a quello del Na +. Quando i canali per il K + finalmente si aprono il potenziale di membrana ha raggiunto +30 mv grazie all ingresso del Na +. In queste condizioni il K + è spinto ad uscire dalla cellula sia dal suo gradiente di concentrazione che dal gradiente elettrico. L uscita di K + dalla cellula riporta il potenziale di membrana al valore di riposo..

25 Potenziale d azione 3) Iperpolarizzazione postuma Nel corso di tale fase la conduttanza al K + rimane elevata per un breve periodo dopo che il potenziale di membrana ha raggiunto il proprio valore di riposo. Durante tale periodo il potenziale di membrana è più negativo che in condizioni di riposo, avvicinandosi al potenziale di equilibrio del K +. Quando i canali del K + voltaggio dipendenti si chiudono e si ripristina una normale permeabilità al K + il potenziale di membrana ritorna al valore di riposo di 70 mv.

26 Potenziale d azione con relative variazioni di conduttanza al Na + e al K + La variazione del potenziale di membrana, che caratterizza le diverse fasi del potenziale d azione, è dovuta a variazioni di conduttanza al Na + e al K +, le quali a loro volta sono dovute all apertura e alla chiusura, temporalmente coordinate, dei canali voltaggio-dipendenti per il Na + e per il K +.

27 Potenziale d azione con relative variazioni di conduttanza al Na + e al K + Dall analisi delle curve di conduttanza del Na + e del K + durante il decorso del potenziale d azione, si osserva che è proprio un aumento transitorio della conduttanza al Na + l evento responsabile dell innesco del potenziale d azione. Tale incremento è determinato dall apertura dei canali del Na + voltaggio dipendenti in corrispondenza del raggiungimento della soglia.

28 Potenziale d azione con relative variazioni di conduttanza al Na + e al K + In condizioni di riposo, gran parte dei canali del sodio sono chiusi. Essi si aprono in corrispondenza della depolarizzazione della membrana, sono perciò voltaggio-dipendenti. Quando la membrana è depolarizzata da un potenziale graduato fino al raggiungimento di un valore soglia, si attivano i canali voltaggiodipendenti del sodio, entrano gli ioni sodio e l interno della cellula diventa ancora meno negativo. Questo a sua volta provoca un ulteriore aumento della conduttanza. Questo processo a feedback positivo continua fino a che il potenziale di membrana non raggiunge un valore vicino al potenziale di equilibrio del Na +. In corrispondenza di questo valore il flusso di ioni Na + termina.

29 Funzionamento dei canali per il Na + voltaggio-dipendenti depolarizzazione I canali del Na + voltaggio dipendenti hanno due gate detti rispettivamente di attivazione e di inattivazione costituiti da porzioni amminoacidiche cariche e sensibili, pertanto, al valore del potenziale di membrana. Il gate di attivazione è responsabile dell apertura del canale del Na + durante la fase di depolarizzazione, mentre la porta di inattivazione è responsabile della chiusura dei canali del Na + durante la fase di ripolarizzazione. C.L. Stanfield FISIOLOGIA V Ed. EdiSES

30 (a) C.L. Stanfield FISIOLOGIA V Ed. EdiSES Funzionamento dei canali per il Na + voltaggio-dipendenti (c) Entrambi i gate si aprono e si chiudono in risposta a modificazioni del potenziale di membrana e, in base alla posizione delle porte, il canale del Na + può trovarsi in una delle seguenti tre conformazioni: (a) Gate di inattivazione aperto e gate di attivazione chiuso: il canale si trova nella depolarizzazione conformazione di chiuso ma attivabile. Questa è la condizione di riposo per il (b) neurone, in cui il canale del Na + è in posizione chiusa ma in grado di aprirsi in risposta ad uno stimolo depolarizzante soglia. (b) Gate di inattivazione aperto e gate di attivazione aperto: il canale si trova nella conformazione di aperto. Questa conformazione si osserva durante la fase di depolarizzazione. (c) Gate di inattivazione chiuso e gate di attivazione aperto: il canale si trova nella conformazione di chiuso e inattivabile. Questa è la conformazione che caratterizza la fase di ripolarizzazione. La porta di inattivazione rimane chiusa finché il potenziale di membrana non ritorna ad un valore prossimo al potenziale di riposo.

31 (a) Funzionamento dei canali per il Na + voltaggio-dipendenti Entrambi i gate si aprono e si chiudono in risposta a modificazioni del potenziale di membrana e, in base alla posizione delle porte, il canale del Na + può trovarsi in una delle seguenti tre conformazioni: (c) Gate di inattivazione chiuso e gate di attivazione aperto: il canale si trova nella depolarizzazione conformazione di chiuso e inattivabile. Questa è la conformazione che caratterizza (b) la fase di ripolarizzazione. (c) La rapida depolarizzazione che si verifica durante la fase ascendente del potenziale d azione determina la chiusura del cancello di inattivazione, che normalmente è tenuto aperto da potenziali negativi, per cui il potenziale d azione si ferma al valore di +30 mv. La chiusura del cancello di inattivazione arresta il feedback positivo. Tra l apertura del cancello di attivazione e quella del cancello di inattivazione decorrono 0.5 ms sufficienti a determinare la fase ascendente del potenziale d azione. C.L. Stanfield FISIOLOGIA V Ed. EdiSES

32 (a) Funzionamento dei canali per il Na + voltaggio-dipendenti (c) L apertura della porta di inattivazione è un processo rigenerativo, in quanto rigenera a sua volta l apertura della porta di attivazione di altri canali del Na +. depolarizzazione (b) Infatti, all inizio la depolarizzazione soglia determina l apertura di pochi canali del Na +, con conseguente afflusso di Na + nella cellula. Ciò causa la depolarizzazione della membrana e causa l apertura di ulteriori canali del Na +, portando ad un maggiore afflusso di Na + e ad una maggiore depolarizzazione. Questo feedback positivo si arresta quando la porta di inattivazione si chiude. C.L. Stanfield FISIOLOGIA V Ed. EdiSES

33 Canali del Na + voltaggio dipendenti Elementi caratterizzanti di tali canali sono: 4 domini della subunità α disposte in cerchio, ognuna con 6 STM; il filtro di selettività, dato dalla giustapposizione delle 4 regioni P interposte tra S5 ed S6; le gates di attivazione, disposte all imboccatura citoplasmatica del canale; i sensori del voltaggio: i 4 STM S4; la gate di inattivazione

34 Canali del Na + voltaggio dipendenti I canali del Na + sono costituiti da una grossa sub-unità α che si associa ad altre proteine, come le subunità β. La subunità α forma il cuore del canale e funziona per sè stessa. La sub-unità-α ha quattro domini ripetuti (I, II, III, IV) e ognuno contiene sei regioni trans-membrana (da S1 a S6). Il filtro di selettività del canale è determinato dall ansa P di ogni dominio che riveste in lato interno del canale.

35 Canali del Na + voltaggio dipendenti La regione S4 di ogni domino, altamente conservata, agisce come sensore di voltaggio del canale. La sensibilità al voltaggio della regione S4 è dovuta all elevata presenza di aminoacidi positivi (in particolare arginina). Quando vengono stimolati da una depolarizzazione della membrana, questa regione si muove verso il lato esterno influenzando il gate di attivazione e facendo sì che il canale diventi permeabile agli ioni. Il gate di attivazione è a sua volta l estensione, verso il lume del canale, del segmento S6 di ciascun dominio. Le 4 gates che a riposo (canale chiuso) si incrociano chiudendo il canale, quando interviene l apertura vengono ribaltate all esterno e rendono così possibile l accesso agli ioni.

36 Canali del Na + voltaggio dipendenti Il gate di inattivazione è rappresentato da una porzione citoplasmatica del canale (ansa che connette i domini III e IV) che occlude il poro legandosi ad una regione adiacente (il sito di attracco). Il sito di attracco a sua volta è costituito da regioni multiple comprendenti l ansa citoplasmatica che connette S4 a S5 dei domini III e IV e l estremità citoplasmatica di S6 nel dominio IV. Anch esso è dotato di amminoacidi carichi positivamente che lo rendono sensibile al voltaggio.

37 Canali per il K + voltaggio-dipendenti Sono costituiti da 4 subunità disposte in cerchio a formare il canale. Ogni subunità è composta da 6 segmenti transmenbrana. Il segmento tra la 5 a e la 6 a α-elica (P-loop) si trova al centro del poro e determina la selettività degli ioni. A livello della 4 a α-elica c è il segmento che funge da sensore del voltaggio; è costituito da diversi aminoacidi, tra cui l arginina a contatto con aminoacidi idrofobici, che si muove in seguito alle variazioni del potenziale provocando l apertura del canale.

38 Canali per il K + voltaggio-dipendenti La chiusura del canale è dovuta all azione di tappo di un peptide che costituisce l estremità N-terminale della subunità a (una ball ; in realtà 4: una per subunità), collegato alla restante parte della molecola da un tratto flessibile (una chain ): meccanismo del tipo ball and chain. Il peptide è dotato di cariche positive, che prenderebbero contatto con cariche negative speculari posizionate all imboccatura intracellulare del canale.

39 Schematizzazione del ciclo di Hodgkin è la relazione circolare tra il potenziale di membrana e le conduttanze al Na + e al K +

40 Il principio «tutto o nulla» del potenziale d azione La generazione del potenziale d azione segue il principio del «tutto o nulla»: Se una membrana è depolarizzata fino al valore soglia o oltre, si genera un potenziale d azione che ha sempre la stessa ampiezza. Se la membrana non è depolarizzata fino al valore soglia, non si genera alcun potenziale d azione.

41 Lo stimolo soglia Lo stimolo soglia è quello stimolo che fornisce alla membrana una quantità di carica q tale da depolarizzare la membrana stessa ad una valore del potenziale di membrana capace di determinare l apertura dei canali del Na + voltaggio-dipendenti. La quantità di carica q è pari al prodotto della corrente fornita per il tempo. Pertanto, è possibile ottenere uno stimolo soglia variando la corrente o il tempo. q = i x t

42 Reobase e cronassia La reobase è la minima intensità di uno stimolo elettrico, applicata per un tempo molto lungo a una fibra nervosa o muscolare, capace di produrre un potenziale d'azione. Il tempo necessario per produrre un impulso con una corrente di intensità doppia della reobase è detto cronoassia e fornisce una misura della eccitabilità della fibra. Cronassia è la misura dell eccitabilità (espressa in millesimi di secondo) di un tessuto stimolato mediante corrente continua. Più piccolo è il tempo di cronassia di un tessuto, più esso è eccitabile.

43 Accomodazione della soglia Se una cellula viene depolarizzata troppo lentamente la soglia di eccitabilità può essere superata senza che si verifichi un potenziale d azione. Tale fenomeno è detto accomodazione della soglia. L'accomodazione della soglia consiste in una aumento del potenziale soglia per un neurone sottoposto a stimolazioni la cui intensità cresce lentamente. Se si fornisce una corrente che cresce molto velocemente (a), il potenziale soglia è vicino a quello normale. Se si fornisce una corrente che aumenta di intensità lentamente, il potenziale soglia si innalza.

44 Accomodazione della soglia Sperimentalmente la curva della soglia viene ottenuta usando correnti progressive, cioè correnti che aumentano l intensità in modo lineare (a, b, c, d). Il raggiungimento della soglia viene segnalata dalla insorgenza del potenziale d azione. Le correnti a, b, c sono soglia ai fini della genesi del potenziale d azione, ma la corrente a è più efficace e più rapida nel generare l impulso nervoso. La corrente d è talmente lenta che risulta essere inefficace nel generare il potenziale d azione perché nel frattempo è cambiata la soglia nel senso che durante la stimolazione la soglia è aumentata. In conclusione le correnti soglia più efficaci ai fini della stimolazione sono quelle più rapide, che di conseguenza determinano una maggiore velocità di propagazione del potenziale d azione.

45 Accomodazione della soglia A cosa è dovuta l accomodazione della soglia? E dovuta ai canali del Na + e del K + voltaggio dipendenti. Infatti, se la depolarizzazione è sufficientemente lenta, alcuni canali del Na +, apertisi durante la depolarizzazione, hanno un tempo sufficiente per essere inattivati con il prolungarsi della depolarizzazione. Pertanto, se la depolarizzazione è sufficientemente lenta, può non essere raggiunto quel numero sufficiente di canali del Na + aperti necessario perché si instauri un potenziale d azione. Inoltre, in risposta alla depolarizzazione lenta, i canali del K + si aprono. L incremento di conduttanza al K + tende a ripolarizzare la membrana rendendola ancora più refrattaria alla depolarizzazione.

46 Periodo refrattario periodo refrattario assoluto Periodo refrattario relativo La refrattarietà del neurone si riferisce al fatto che, una volta che sia stato avviato un potenziale d azione, per un tempo di circa 1 ms un secondo potenziale d azione non può nuovamente ripartire per quanto sia intenso lo stimolo. Questo viene definito periodo refrattario assoluto Tempo (ms) Immediatamente dopo il periodo refrattario assoluto, si verifica il periodo refrattario relativo in cui un potenziale graduato più intenso di quello necessario a raggiungere il valore soglia può avviare un secondo potenziale d azione. Il periodo refrattario relativo dura 5-15 ms.

47 Periodo refrattario A cosa è dovuto il periodo refrattario assoluto? periodo refrattario assoluto Periodo refrattario relativo Durante la fase di rapida depolarizzazione i canali voltaggio dipendenti per il Na + sono tutti aperti; quindi qualsiasi stimolo di qualsiasi intensità non può aprirne altri. Inoltre, una volta che la cellula è depolarizzata, i canali del Na + sono inattivi. In questa situazione qualsiasi stimolo, anche il più potente non attiverà nessun potenziale d azione. Un secondo potenziale d azione non si può verificare finché la maggior parte dei canali del Na + non sia tornata allo stato di riposo, ossia con la porta di inattivazione aperta e la porta di attivazione chiusa Tempo (ms) A cosa è dovuto il periodo refrattario relativo? Il periodo refrattario relativo è dovuto principalmente all elevata permeabilità al K + che continua oltre la fase di ripolarizzazione con la iperpolarizzazione postuma.

48 Funzioni del periodo refrattario Impedire il riverbero dei segnali che devono essere propagati in una sola direzione (antidromica) senza poter tornare indietro Limitare la frequenza di scarica di un neurone Conseguenze del periodo refrattario Il potenziale d azione è un evento isolato che non può sommarsi con altri potenziali d azione. La frequenza con cui un neurone può generare potenziali d azione è limitata