Il potenziale di membrana a riposo o il potenziale di riposo si verifica quando la membrana di un neurone non è alterata da potenziali d'azione eccitatori o inibitori. Si verifica quando il neurone non invia alcun segnale, essendo in un momento di riposo. Quando la membrana è a riposo, l'interno della cella ha una carica elettrica negativa rispetto all'esterno..
Il potenziale di membrana a riposo è di circa -70 microvolt. Ciò significa che l'interno del neurone è inferiore di 70 mV rispetto all'esterno. Inoltre, in questo momento ci sono più ioni sodio all'esterno del neurone e più ioni potassio all'interno..
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Affinché due neuroni si scambino informazioni, è necessario fornire potenziali d'azione. Un potenziale d'azione consiste in una serie di cambiamenti nella membrana dell'assone (estensione o "filo" del neurone).
Questi cambiamenti fanno sì che varie sostanze chimiche si spostino dall'interno dell'assone al fluido circostante, chiamato fluido extracellulare. Lo scambio di queste sostanze produce correnti elettriche.
Il potenziale di membrana è definito come la carica elettrica esistente sulla membrana delle cellule nervose. Nello specifico, si riferisce alla differenza di potenziale elettrico tra l'interno e l'esterno del neurone.
Il potenziale di membrana a riposo implica che la membrana sia relativamente inattiva, a riposo. Non ci sono potenziali d'azione che ti influenzano in quel momento.
Per studiarlo, i neuroscienziati hanno utilizzato gli assoni di calamaro a causa delle loro grandi dimensioni. Per darti un'idea, l'assone di questa creatura è cento volte più grande dell'assone più grande di un mammifero..
I ricercatori posizionano l'assone gigante in un contenitore di acqua di mare, in modo che possa sopravvivere per un paio di giorni.
Per misurare le cariche elettriche prodotte dall'assone e le sue caratteristiche vengono utilizzati due elettrodi. Uno di loro può fornire correnti elettriche, mentre un altro serve per registrare il messaggio dall'assone. Un tipo di elettrodo molto sottile viene utilizzato per evitare danni all'assone, chiamato microelettrodo..
Se un elettrodo viene posto nell'acqua di mare e un altro inserito all'interno dell'assone, si osserva che quest'ultimo ha una carica negativa rispetto al liquido esterno. In questo caso, la differenza di carica elettrica è di 70 mV.
Questa differenza è chiamata potenziale di membrana. Questo è il motivo per cui si dice che il potenziale di membrana a riposo di un assone di calamaro è -70 mV.
I neuroni scambiano messaggi elettrochimicamente. Ciò significa che ci sono varie sostanze chimiche all'interno e all'esterno dei neuroni che, quando aumentano o diminuiscono il loro ingresso nelle cellule nervose, danno origine a diversi segnali elettrici.
Ciò si verifica perché queste sostanze chimiche hanno una carica elettrica, motivo per cui sono note come "ioni".
Gli ioni principali nel nostro sistema nervoso sono sodio, potassio, calcio e cloro. I primi due contengono una carica positiva, il calcio ha due cariche positive e il cloro ha una carica negativa. Tuttavia, ci sono anche alcune proteine caricate negativamente nel nostro sistema nervoso..
D'altra parte, è importante sapere che i neuroni sono limitati da una membrana. Ciò consente a determinati ioni di raggiungere l'interno della cellula e blocca il passaggio di altri. Ecco perché si dice che sia una membrana semipermeabile..
Sebbene si cerchi di bilanciare le concentrazioni dei diversi ioni su entrambi i lati della membrana, solo alcuni di essi passano attraverso i suoi canali ionici.
Quando c'è un potenziale di membrana a riposo, gli ioni di potassio possono facilmente passare attraverso la membrana. Tuttavia, gli ioni sodio e cloro hanno difficoltà a passare in questo momento. Allo stesso tempo, la membrana impedisce alle molecole proteiche caricate negativamente di lasciare l'interno del neurone..
Inoltre, si avvia anche la pompa sodio-potassio. È una struttura che sposta tre ioni sodio fuori dal neurone per ogni due ioni potassio che introduce in esso. Pertanto, al potenziale di membrana a riposo, si osservano più ioni sodio all'esterno e più potassio all'interno della cellula..
Tuttavia, affinché i messaggi vengano inviati tra i neuroni, devono verificarsi cambiamenti nel potenziale di membrana. Cioè, il potenziale di riposo deve essere alterato.
Ciò può avvenire in due modi: depolarizzazione o iperpolarizzazione. Successivamente, vedremo cosa significa ciascuno di essi:
Supponiamo che nel caso precedente i ricercatori posizionino sull'assone uno stimolatore elettrico che altera il potenziale di membrana in un punto specifico..
Poiché l'interno dell'assone ha una carica elettrica negativa, se viene applicata una carica positiva in questo punto, si verificherà una depolarizzazione. Pertanto, la differenza tra la carica elettrica dell'esterno e l'interno dell'assone sarebbe ridotta, il che significa che il potenziale di membrana diminuirebbe..
Nella depolarizzazione, il potenziale di membrana si ferma, per diminuire verso lo zero.
Considerando che, nell'iperpolarizzazione c'è un aumento del potenziale di membrana della cellula.
Quando vengono somministrati diversi stimoli depolarizzanti, ognuno di essi modifica un po 'di più il potenziale di membrana. Quando raggiunge un certo punto, può essere invertito bruscamente. Cioè, l'interno dell'assone raggiunge una carica elettrica positiva e l'esterno diventa negativo..
In questo caso, il potenziale di membrana a riposo viene superato, il che significa che la membrana è iperpolarizzata (più polarizzata del solito).
L'intero processo può richiedere circa 2 millisecondi, quindi il potenziale di membrana ritorna al suo valore normale..
Questo fenomeno di rapida inversione del potenziale di membrana è noto come potenziale d'azione e comporta la trasmissione di messaggi attraverso l'assone al pulsante terminale. Il valore della tensione che produce un potenziale d'azione è chiamato "soglia di eccitazione".
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