Taglietti e Casella, Elementi di Fisiologia e Biofisica della cellula, Goliardica Pavese
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.
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 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
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.
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]
Integrazione sinaptica, costanti di tempo e di spazio
Effetti della sommazione temporale di potenziali sinaptici Terminali pre-sinaptici Cellula post-sinaptica
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
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.
Fattori che determinano la velocità di propagazione in fibre amieliniche: - Diametro della fibra - Costante di spazio - Costante di tempo - Potenziale di soglia - temperatura
Nelle fibre amieliniche la velocità di conduzione è proporzionale alla radice quadrata del diametro. (se il diametro quadruplica la velocità raddoppia)
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.
10-20, fino a 160 lamelle 1 µm 1-2 mm Fisiologia umana, EdiSES
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.
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
Fibre mieliniche e amieliniche
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.
La SCLEROSI MULTIPLA o sclerosi a placche patologia neurodegenerativa demielinizzante. Patologia multifattoriale infiammatoria del SNC, in particolare delle cellule di oligodendroglia. oligodendrociti zone sclerotizzate