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fisiologia generale
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Il potenziale d'azione è un segnale elettrico "tutto o nulla" generato da neuroni e altre cellule eccitabili. Nasce nella zona trigger grazie all'apertura di canali ionici voltaggio-dipendenti per il sodio, seguita dalla ripolarizzazione con l'apertura dei canali del potassio. La sua ampiezza è costante, mentre l'intensità dello stimolo è codificata dalla frequenza di scarica. La propagazione, che può essere continua nelle fibre amieliniche o saltatoria in quelle mieliniche, è influenzata dal diametro dell'assone e dalla presenza di mielina. I periodi refrattari (assoluto e relativo) limitano la frequenza massima e garantiscono l'unidirezionalità del segnale, cruciale per la trasmissione delle informazioni nel sistema nervoso.
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- I canali ionici si distinguono in: passivi (sempre aperti, diffusi sulla cellula), attivati dal voltaggio (sull'assone, si aprono a una specifica soglia di potenziale, responsabili del potenziale d'azione) e attivati chimicamente (su dendriti/soma, si aprono al legame con neurotrasmettitori).
- Esistono diverse tipologie di potenziali: di riposo, graduati (o locali, post-sinaptici e di recettore) e d'azione (spike).
- I potenziali graduati nascono in dendriti o soma, sono generati da stimoli fisici o chimici che aprono/chiudono canali ionici, possono essere depolarizzazioni o iperpolarizzazioni e la loro ampiezza è proporzionale all'intensità dello stimolo. Sono soggetti a sommazione temporale e spaziale.
- Il potenziale d'azione è una rapida variazione del potenziale di membrana, con funzioni cruciali come la trasmissione veloce di informazioni a lunga distanza e il controllo degli effettori.
- Le caratteristiche del potenziale d'azione includono: si verifica solo al raggiungimento di una soglia di depolarizzazione (circa -55mV), è autorigenerativo, segue la legge del "tutto o nulla" (ampiezza indipendente dallo stimolo) e si propaga senza decremento.
- Le fasi del potenziale d'azione sono: potenziale di riposo, prepotenziale (stimolo efficace), fase di salita rapida (spike), ripolarizzazione e iperpolarizzazione postuma. Queste fasi sono regolate dall'apertura e chiusura sequenziale di canali Na+ e K+ voltaggio-dipendenti.
- I canali Na+ voltaggio-dipendenti possiedono due cancelli (di attivazione e di inattivazione) che determinano la loro apertura, chiusura o stato inattivo in risposta alla depolarizzazione.
- I periodi refrattari sono l'assoluto (impossibilità di generare un nuovo potenziale d'azione, anche con stimoli intensi, dovuto ai canali Na+ aperti o inattivi) e il relativo (possibilità di generare un nuovo potenziale d'azione solo con stimoli superiori alla norma, perché la soglia è innalzata e alcuni canali K+ sono ancora aperti). Essi limitano la frequenza massima di scarica e garantiscono l'unidirezionalità della propagazione.
- La propagazione del potenziale d'azione avviene attraverso correnti elettrotoniche che depolarizzano le regioni adiacenti della membrana fino alla soglia.
- La velocità di propagazione dipende dal diametro dell'assone (maggiore diametro = maggiore velocità) e dalla mielinizzazione. Nelle fibre mieliniche, la conduzione è saltatoria (a salti tra i nodi di Ranvier), rendendola molto più veloce.
- La codifica dell'intensità dello stimolo non avviene tramite l'ampiezza del potenziale d'azione (che è fissa), ma tramite la sua frequenza di scarica.
- La concentrazione extracellulare di K+ (ipokaliemia/iperkaliemia) influisce significativamente sul potenziale di riposo e sulla eccitabilità della cellula.
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