Che cos'è un potenziale d'azione?

Ogni volta che fai qualcosa, dal fare un passo al sollevare il telefono, il tuo cervello trasmette segnali elettrici al resto del tuo corpo. Questi segnali vengono chiamati potenziali d'azione. I potenziali d'azione consentono ai muscoli di coordinarsi e muoversi con precisione. Sono trasmessi dalle cellule del cervello chiamate neuroni.

Takeaway chiave: potenziale di azione

I potenziali d'azione sono trasmessi dalle cellule del cervello chiamate neuroni. I neuroni sono responsabili del coordinamento e dell'elaborazione delle informazioni sul mondo che viene inviato attraverso i tuoi sensi, inviando comandi ai muscoli del tuo corpo e trasmettendo tutti i segnali elettrici fra.

Il neurone è composto da diverse parti che gli consentono di trasferire informazioni in tutto il corpo:

• dendriti sono parti ramificate di un neurone che ricevono informazioni dai neuroni vicini.
• Il corpo cellulare del neurone contiene il suo nucleo, che contiene le informazioni ereditarie della cellula e controlla la crescita e la riproduzione della cellula.
• Il assone conduce segnali elettrici lontano dal corpo cellulare, trasmettendo informazioni ad altri neuroni alle sue estremità, oppure terminali assoni.

Puoi pensare al neurone come a un computer, che riceve input (come premere un tasto lettera sulla tastiera) attraverso i suoi dendriti, quindi ti dà un output (vedendo quella lettera apparire sullo schermo del tuo computer) attraverso i suoi assone. Nel mezzo, le informazioni vengono elaborate in modo che l'input produca l'output desiderato.

I potenziali d'azione, detti anche "picchi" o "impulsi", si verificano quando il potenziale elettrico attraverso una membrana cellulare aumenta rapidamente, quindi diminuisce, in risposta a un evento. L'intero processo richiede in genere diversi millisecondi.

Una membrana cellulare è un doppio strato di proteine ​​e lipidi che circonda una cellula, proteggendola contenuti provenienti dall'ambiente esterno e che consentono solo determinate sostanze mentre ne mantengono altre su.

Un potenziale elettrico, misurato in Volt (V), misura la quantità di energia elettrica che ha il potenziale fare opera. Tutte le cellule mantengono un potenziale elettrico attraverso le loro membrane cellulari.

Il potenziale elettrico attraverso una membrana cellulare, che viene misurato confrontando il potenziale all'interno di una cellula con l'esterno, sorge perché ci sono differenze di concentrazione, o gradienti di concentrazione, di particelle cariche chiamate ioni all'esterno rispetto all'interno della cellula. Questi gradienti di concentrazione a loro volta causano squilibri elettrici e chimici che spingono gli ioni a uniformare gli squilibri, con squilibri più disparati che forniscono un maggiore motivatore, o forza trainante, per porre rimedio agli squilibri. Per fare questo, uno ione si sposta tipicamente dal lato ad alta concentrazione della membrana al lato a bassa concentrazione.

I due ioni di interesse per i potenziali d'azione sono il catione di potassio (K⁺) e il catione di sodio (Na⁺), che si trova all'interno e all'esterno delle cellule.

• C'è una maggiore concentrazione di K⁺ all'interno delle cellule rispetto all'esterno.
• C'è una maggiore concentrazione di Na⁺ all'esterno delle cellule rispetto all'interno, circa 10 volte più alto.

Quando non vi è alcun potenziale di azione in corso (ovvero, la cellula è "a riposo"), il potenziale elettrico dei neuroni è al potenziale di membrana a riposo, che in genere viene misurato intorno a -70 mV. Ciò significa che il potenziale all'interno della cella è inferiore di 70 mV rispetto all'esterno. Va notato che questo si riferisce a un equilibrio gli ioni di stato si muovono ancora dentro e fuori la cellula, ma in un modo che mantiene il potenziale di membrana a riposo ad un valore abbastanza costante.

Il potenziale di membrana a riposo può essere mantenuto perché la membrana cellulare contiene proteine ​​che si formano canali ionici - fori che consentono agli ioni di fluire dentro e fuori le cellule - e sodio / potassio pompe che può pompare ioni dentro e fuori dalla cellula.

I canali ionici non sono sempre aperti; alcuni tipi di canali si aprono solo in risposta a condizioni specifiche. Questi canali sono quindi chiamati canali "gated".

UN canale di dispersione si apre e si chiude a caso e aiuta a mantenere il potenziale di membrana a riposo della cellula. I canali di dispersione di sodio consentono Na⁺ muoversi lentamente nella cellula (perché la concentrazione di Na⁺ è più alto all'esterno rispetto all'interno), mentre i canali di potassio consentono K⁺ uscire dalla cellula (perché la concentrazione di K⁺ è più alto all'interno rispetto all'esterno). Tuttavia, ci sono molti più canali di dispersione per il potassio rispetto a quelli per il sodio, e quindi il potassio si sposta fuori dalla cellula a una velocità molto più rapida rispetto al sodio che entra nella cellula. Quindi, vi è una carica più positiva sul al di fuori della cellula, causando un potenziale negativo della membrana a riposo.

Un sodio / potassio pompa mantiene il potenziale di membrana a riposo spostando il sodio fuori dalla cellula o il potassio nella cellula. Tuttavia, questa pompa porta due K.⁺ ioni per ogni tre Na⁺ ioni rimossi, mantenendo il potenziale negativo.

Canali ionici dipendenti da tensione sono importanti per i potenziali d'azione. La maggior parte di questi canali rimane chiusa quando la membrana cellulare è vicina al suo potenziale di membrana a riposo. Tuttavia, quando il potenziale della cellula diventa più positivo (meno negativo), questi canali ionici si apriranno.

Un potenziale d'azione è a temporaneo inversione del potenziale di membrana a riposo, da negativo a positivo. Il potenziale "picco" d'azione è solitamente suddiviso in più fasi:

1. In risposta a un segnale (o stimolo) come un neurotrasmettitore che si lega al suo recettore o premendo un tasto con il dito, un po 'di Na⁺ i canali si aprono, consentendo Na⁺ fluire nella cellula a causa del gradiente di concentrazione. Il potenziale di membrana depolarizzao diventa più positivo.
2. Una volta che il potenziale di membrana raggiunge a soglia valore - di solito intorno a -55 mV - il potenziale d'azione continua. Se il potenziale non viene raggiunto, il potenziale d'azione non si verifica e la cellula ritorna al suo potenziale di membrana a riposo. Questo requisito per raggiungere una soglia è il motivo per cui il potenziale d'azione è definito un tutto o niente evento.
3. Dopo aver raggiunto il valore di soglia, Na in tensione⁺ canali aperti e Na⁺ gli ioni si riversano nella cellula. Il potenziale di membrana passa da negativo a positivo perché l'interno della cellula è ora più positivo rispetto all'esterno.
4. Quando il potenziale di membrana raggiunge +30 mV - il picco del potenziale di azione - con tensione potassio i canali si aprono e K⁺ lascia la cellula a causa del gradiente di concentrazione. Il potenziale di membrana ripolarizzao torna indietro verso il potenziale negativo della membrana a riposo.
5. Il neurone diventa temporaneamente hyperpolarized come la K⁺ gli ioni fanno diventare il potenziale della membrana un po 'più negativo del potenziale a riposo.
6. Il neurone entra a refrattarioperiodo, in cui la pompa sodio / potassio riporta il neurone al suo potenziale di membrana a riposo.

Il potenziale d'azione viaggia lungo la lunghezza dell'assone verso i terminali degli assoni, che trasmettono le informazioni ad altri neuroni. La velocità di propagazione dipende dal diametro dell'assone - dove un diametro più ampio significa propagazione più rapida - e se una parte di un assone è coperta o no mielina, una sostanza grassa che agisce in modo simile alla copertura di un cavo: avvolge l'assone e impedisce la fuoriuscita di corrente elettrica, consentendo al potenziale d'azione di verificarsi più rapidamente.

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