Qual è il potenziale di membrana a riposo?

il potenziale di membrana a riposo o il potenziale di riposo si verifica quando la membrana di un neurone non viene 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 in relazione all'esterno.

Il potenziale di membrana a riposo è di circa -70 microvolt. Ciò significa che l'interno del neurone è 70 mV in meno rispetto all'esterno. Inoltre, in questo momento ci sono più ioni di sodio fuori dal neurone e più ioni di potassio all'interno.

Cosa significa il potenziale di membrana?

Affinché due neuroni possano scambiarsi informazioni, è necessario fornire potenziali d'azione. Un potenziale d'azione consiste in una serie di cambiamenti nella membrana degli assoni (prolungamento o "cavo" del neurone).

Questi cambiamenti fanno sì che varie sostanze chimiche si spostino dall'interno dell'assone al liquido attorno ad esso, chiamato fluido extracellulare. Lo scambio di queste sostanze produce correnti elettriche.

Il potenziale di membrana è definito come la carica elettrica sulla membrana delle cellule nervose. Specificamente, 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 di azione che ti influenzano in quel momento.

Per studiare questo, i neuroscienziati hanno usato gli assoni del calamaro a causa delle loro grandi dimensioni. Per darti un'idea, l'assone di questa creatura è cento volte più grande del più grande assone di un mammifero.

I ricercatori collocano l'assone gigante in un contenitore con acqua di mare, in modo che possa sopravvivere 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 corrente elettrica, mentre un altro serve a registrare il messaggio dell'assone. Viene utilizzato un elettrodo molto fine per evitare qualsiasi danno all'asse, chiamato microelettrodo.

Se un elettrodo è posto nell'acqua di mare e un altro inserito nell'assone, si osserva che quest'ultimo ha una carica negativa rispetto al liquido esterno. In questo caso, la differenza nel carico elettrico è di 70 mV.

Questa differenza è chiamata potenziale di membrana. Ecco perché dice che il potenziale di membrana quiescente di un assone del calamaro è -70 mV.

Come viene prodotto il potenziale di membrana a riposo?

I neuroni scambiano messaggi elettrochimicamente. Ciò significa che ci sono varie sostanze chimiche all'interno e all'esterno dei neuroni che, quando il loro ingresso nelle cellule nervose aumenta o diminuisce, danno luogo a diversi segnali elettrici.

Questo accade perché queste sostanze chimiche hanno una carica elettrica, motivo per cui sono noti come "ioni".

Gli ioni principali del 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, uno negativo. 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 ad alcuni ioni di raggiungere l'interno della cellula e bloccare il passaggio degli altri. Questo è il motivo per cui si dice che sia una membrana semi-permeabile.

Sebbene le concentrazioni dei diversi ioni stiano cercando di bilanciare su entrambi i lati della membrana, consente solo ad alcune di esse di passare attraverso i loro canali ionici.

Quando c'è un potenziale di membrana a riposo, gli ioni di potassio possono facilmente attraversare la membrana. Tuttavia, in questo momento gli ioni sodio e cloro hanno più difficoltà a passare. Allo stesso tempo, la membrana impedisce alle molecole proteiche negativamente caricate di lasciare l'interno del neurone.

Inoltre, viene avviata anche la pompa sodio-potassio. È una struttura che muove tre ioni di sodio fuori dal neurone ogni due ioni di potassio che vi entrano. Così, nel potenziale di membrana a riposo, si osservano più ioni di sodio all'esterno e più potassio all'interno della cellula.

Alterazione del potenziale di membrana a riposo

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 verificarsi in due modi mediante depolarizzazione o iperpolarizzazione. Successivamente, vedremo cosa significa ognuno di essi:

depolarizzazione

Supponiamo che nel caso precedente i ricercatori inseriscano uno stimolatore elettrico nell'assone che altera il potenziale di membrana in un luogo specifico.

Poiché l'interno dell'assone ha una carica elettrica negativa, se si applica una carica positiva in questo punto, si verificherà la depolarizzazione. Pertanto, la differenza tra la carica elettrica dall'esterno e l'interno dell'assone sarebbe ridotta, il che significa che il potenziale di membrana diminuirebbe.

Nella depolarizzazione, il potenziale di membrana va a riposo, per essere ridotto a zero.

iperpolarizzazione

Mentre, in 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 della 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 durare 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".

riferimenti

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