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Il potenziale dazione E la risposta ad uno stimolo depolarizzante che possono dare cellule elettricamente eccitabili, cioè provviste di un corredo di.

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2 Il potenziale dazione E la risposta ad uno stimolo depolarizzante che possono dare cellule elettricamente eccitabili, cioè provviste di un corredo di canali ionici voltaggio-dipendenti per il Na + e per il K + Significato funzionale: Nei neuroni – segnale elettrico che propagandosi lungo la fibra nervosa consente la trasmissione di messaggi elettrici a livello del SN Nelle fibrocellule muscolari – innesca il processo della contrazione La Biofisica dei canali ionici è storicamente legata alla comprensione dei meccanismi che generano i POTENZIALI DAZIONE nelle cellule eccitabili. NB: durante il pda la membrana si trova in condizioni dinamiche (e non statiche, come nel caso del potenziale di riposo.

3 Per ottenere una rappresentazione corretta del pda, occorre effettuare delle derivazioni intracellulari, fatte da singoli elementi cellulari. Dapprima furono realizzate (con elettrodi metallici) dagli assoni giganti dei molluschi Cefalopodi (calamaro, seppia) … poi (con microelettrodi di vetro) da tutte le cellule eccitabili

4 Caratteristiche generali del potenziale dazione La soglia La legge del tutto o nulla La refrattarietà Lo stimolo soglia è lo stimolo depolarizzante di intensità minima in grado di generare un potenziale dazione in un neurone In un neurone un potenziale dazione o è generaro e si sviluppa in tutta la sua ampiezza, se lo stimolo raggiunge o supera la soglia, oppure non è generato affatto, se lampezza dello stimolo è inferiore alla soglia. Un neurone, una volta generato un potenziale dazione viene a trovarsi in uno stato di refrattarietà - periodo di refrattarietà assoluta: nessuno stimolo per quanto intenso è in grado di genrare un secondo potenziale dazione - periodo di refrattarietà relativa: un secondo stimolo, a condizione che sia sufficientemente più intenso di quello soglia, è in grado di genrare un secondo potenziale dazione

5 A dispetto di una notevole variabilità tra tipi cellulari diversi, i pda presentano tutti alcune proprietà fondamentali. Le note proprietà dei pda (richiamo) Leccedenza (overshoot). Consiste in uninversione temporanea del potenziale di membrana: Al picco del pda il pdm è +35 mV circa

6 Le note proprietà dei pda (richiamo) La soglia. NB per stimolare, occorre depolarizzare la membrana, cioè applicare una corrente che apporti cariche positive allinterno della cellula. (Stimoli sottoliminari e sovraliminari) Lo stimolo soglia è lo stimolo depolarizzante di intensità minima in grado di generare un potenziale dazione

7 Le note proprietà dei pda (richiamo) la legge del tutto-o-del-nulla (analogia con lo sparo di unarma da fuoco). In un neurone un potenziale dazione o è generaro e si sviluppa in tutta la sua ampiezza, se lo stimolo raggiunge o supera la soglia, oppure non è generato affatto, se lampezza dello stimolo è inferiore alla soglia.

8 Le note proprietà dei pda (richiamo) La refrattarietà: la soglia è inizialmente elevatissima, ma poi, in una decina di msec, ritorna al livello normale). Refrattarietà assoluta Refrattarietà relativa

9 Soglia Legge del tutto o nulla Refrattarietà con HHsim

10 Unaltra importante proprietà del potenziale dazione è quella di potersi propagare lungo la fibra nervosa Dal vivo

11 Propagazionedelpotenzialedazione E1 R1R2 E2 R3 E3 Propagazionepassiva Stimolo elettrico distanza Segnale elettrico

12 Un potenziale dazione in via di propagazione può solo avanzare e mai retrocedere Un potenziale dazione tende a propagarsi in tutte le direzioni dal punto in cui è stato generato ma

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14 VELOCITÀ DI CONDUZIONE del potenziale dazione in una fibra nervosa Essa è direttamente proporzionale alla costante di spazio Essa è inversamente proporzionale alla costante di tempo Inoltre, essendo v aumenta allaumentare del diametro della fibra

15 stimolo VmVm Distanza x soglia V1V1 VoVo xoxo x1x1 VmVm Distanza x soglia V1V1 VoVo VmVm Distanza x soglia V1V1 VoVo Leccitabilità neuronale è influenzata della costante di spazio (e quindi dal diametro della fibra)

16 Propagazion e delpotenzialedazione Lentarispettoallospargimentopassivo Auto-alimentata Tutto-o-nulla Perrenderlapiùveloce: Migliorespargimentopassivo Maggioredensitàdicanali

17 Strati di mielina nodi di Ranvier nucleo assone oligodendrocita Diagramma schematico di un assone mielinizzato di un nervo periferico Le fibre nervose possono essere amieliniche o mieliniche

18 Conduzione saltatoria nelle fibre mieliniche Nelle fibre mieliniche la conduzione del potenziale dazione non avviene in maniera continua ma con un meccanismo saltatorio

19 Saltatory Conduction Conduzione saltatoria nodo di Ranvier propagazione passiva rigenerazione

20 Perchèlamielinizzazioneècosìefficace? Propagazionepassiva = (r m /r a ) r a : Invariata rmrm :aumentata(resistoriinserie) Conduzionetransientemigliore: C m :diminuita(condensatoriinserie ) Metabolismopiùbasso: Canaliionicisoloainodi Amplificazione Conduzionesaltatoria Segnale elettrico distanza

21 CmCm rmrm CmCm rmrm CmCm rmrm Ad ogni maglia: r meq =r m1 +r m2 +r m3 +r m4 r m aumenta =(r m /r i ) aumenta v C meq =(C m1 ·C m2 ·C m3 ·C m4 )/ (C m1 +C m2 +C m3 +C m4 ) C m diminuisce Assone amielinico Assone mielinico

22 Verifica numerica: Assone amielinico r sm =r sm1 =r sm2 =r sm3 =r sm4 =1100 ·cm 2 C sm =C sm1 =C sm2 =C sm3 =C sm4 =1 F/cm 2 m =r sm ·C sm =1100 ·cm 2 · F/cm 2 = s Assone mielinico r eq =r sm1 +r sm2 +r sm3 +r sm4 =4400 ·cm 2 C eq = =(C sm1 ·C sm2 ·C sm3 ·C sm4 )/ (C sm1 +C sm2 +C sm3 +C sm4 ) =0.25 F/cm 2 m =r eq ·C eq =4400 ·cm 2 · 0.25·10 -6 F/cm 2 = s s/cm v 3 s/cm v 3

23 Effetto della Perdita della Mielina

24 Sclerosi Multipla Demielinizzazione Centrale Perdita di oligodendrociti Gli assoni rimangono relativamente preservati

25 Leccitabilità neuronale è influenzata della costante di tempo


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