Qual è il potenziale d'azione?
La differenza potenziale o potenziale si verifica quando c'è una differenza nella carica elettrica tra due punti. Questa differenza di carica è generalmente dovuta a una concentrazione di ioni caricati in modo opposto in ciascun punto. Il potenziale d'azione si verifica quando si verifica un improvviso e brusco cambiamento nella differenza potenziale attraverso la membrana di una cellula nervosa che si propaga lungo la lunghezza della cellula.
Quando un impulso nervoso non viene trasmesso, l'interno della cellula nervosa ha una carica negativa e l'esterno una carica positiva. Si dice che sia nel suo stato di riposo, quindi la differenza potenziale in questo momento è il potenziale di riposo. La differenza nelle cariche è dovuta alla quantità di ioni che si trovano all'interno e attorno alla cellula. Nel caso delle cellule nervose, la potenziale differenza è dovuta agli ioni sodio e potassio.
Tutti gli impulsi nervosi sono di natura ionica. Quando la cellula nervosa è a riposo, ci sono diverse concentrazioni di ioni potassio e sodio su entrambi i lati della membrana. Questa differenza è mantenuta dalle pompe sodio-potassio nella membrana. Questa pompa pompa gli ioni sodio dalla cellula e gli ioni potassio.
Gli ioni potassio e sodio si diffondono attraverso la membrana a causa della differenza di concentrazione su entrambi i lati. Gli ioni di potassio possono facilmente diffondersi fuori dalla cellula, ma la membrana è relativamente impermeabile agli ioni di sodio che si diffondono all'interno. Il risultato complessivo è che l'interno della cellula nervosa ha una carica negativa rispetto all'esterno della cellula.
Quando la cellula nervosa viene stimolata e viene avviato un impulso, la situazione viene momentaneamente invertita. L'interno della cellula diventa positivo e l'esterno negativo. Questa improvvisa inversione del potenziale a riposo che accompagna l'impulso è il potenziale d'azione. Un potenziale d'azione ha una durata estremamente breve, quindi un impulso è in realtà un'ondata di depolarizzazione, o potenziali d'azione, che passa lungo la cellula.
Durante un impulso, la membrana cellulare diventa permeabile agli ioni sodio. Gli ioni sodio hanno una concentrazione molto alta fuori dalla membrana, quindi si diffondono rapidamente nella cellula. Ciò avviene molto rapidamente e inverte il potenziale di riposo. Con così tanti ioni positivi ora trovati all'interno della cellula, l'interno ha una carica positiva rispetto all'esterno.
Gli ioni sodio sono in grado di entrare nella cellula attraverso i canali ionici. Quando la cellula sta riposando, i canali ionici rimangono chiusi e impediscono agli ioni sodio di entrare nella cellula. Quando sono stimolati da un impulso, si aprono e permettono lo spunto degli ioni sodio. In questo modo, i potenziali d'azione e gli impulsi si propagano da soli. Il potenziale d'azione in un'area della membrana stimola l'area seguente provocando l'apertura dei canali ionici. Questo a sua volta inizia un potenziale d'azione, che quindi stimola la seguente area e così via.
Quando gli ioni sodio entrano nella cellula, gli ioni potassio se ne vanno. Questo è l'inizio del processo di recupero in cui l'interno della cellula inizia a riguadagnare la sua carica negativa. Dopo che il potenziale d'azione è passato e si è spostato lungo la membrana cellulare, i canali ionici si chiudono e la membrana diventa impermeabile agli ioni sodio. La pompa sodio-potassio elimina nuovamente gli ioni sodio e gli ioni potassio, con conseguente ripristino del potenziale di riposo.