Potenziale d'azione neuroni
Ciao, amici!
Volevo chiedere opinioni di più esperti di me circa un processo biofisico molto interessante, alla base dello stesso pensiero umano.
Il potenziale d'azione è risaputo che si propaga molto più velocemente in un neurone mielinato che in uno senza guaina mielinica.
Il mio libro di fisiologia non entra nel dettaglio del perché questo accade, così mi sono messo a cercare in Internet una spiegazione ed ho trovato per esempio che questo accade per tre motivi:
1) le guaine mieliniche si oppongono alla possibilità che gli ioni migrino attraverso canali di diffusione passiva della membrana plasmatica dell'assone, dato il loro carattere isolante;
2) lo spessore delle cellule gliali della guaina mielinica isolante attuano come dielettrico di un condensatore, riducendo la capacità della membrana dell'assone;
Questi due punti mi sono chiari. Il primo è banale ed il secondo direi che si spiega con il fatto che la capacità $C=Q/V$ di un condensatore ideale è $C=(\kappa\epsilonA)/d$, quindi, la carica Q accumulabile sulla placca del condensatore, che nel nostro caso è la membrana dell'assone, è inversamente proporzionale alla distanza d tra le placche del condensatore, per unità di area, il che significa -direi- che le cariche che entrano nell'assone nell'unità di tempo si distribuiranno su un'area maggiore, aumentando la velocità della propagazione del potenziale d'azione (spero di non aver detto scemenze).
Trovo però anche scritto che
3) a causa della mielinazione la distanza tra i siti dei potenziali d'azione nei neuroni mielinati è maggiore che in quelli non mielinati, il che corrisponde a un minor numero di potenziali d'azione necessari per percorrere una data distanza assonale
e di questo terzo punto non riesco proprio a penetrare la ragione fisica. Se il potenziale d'azione, propagato dal flusso di ioni $Na^+$, impiega un tempo $\Deltat$ a percorrere la distanza $\Deltas$ tra due nodi di Ranvier in un assone mielinato, perché dovrebbe impiegare più tempo a percorrere la stessa distanza $\Deltas$ in un assone non mielinato? Forse gli ioni $Na^+$ entrati nel neurone frenano ad ogni pompa $Na^+$-$K^+$ che incontrano (e se fosse così, perché?)?
Se è valida la formulazione del punto 3), mi sembrerebbe logico che il potenziale d'azione si propagasse più velocemente in un neurone non mielinato, con le pompe $Na^+$-$K^+$ distribuite in maniera più rada che in uno dove sono più addensate, ma non mi sembra che tutto ciò abbia senso...
Sperando che qualcuno possa aiutarmi ringrazio tutti con tutto il cuore (o, meglio, con quei neuroni responsabili dei sentimenti di gratitudine
)!
Volevo chiedere opinioni di più esperti di me circa un processo biofisico molto interessante, alla base dello stesso pensiero umano.
Il potenziale d'azione è risaputo che si propaga molto più velocemente in un neurone mielinato che in uno senza guaina mielinica.
Il mio libro di fisiologia non entra nel dettaglio del perché questo accade, così mi sono messo a cercare in Internet una spiegazione ed ho trovato per esempio che questo accade per tre motivi:
1) le guaine mieliniche si oppongono alla possibilità che gli ioni migrino attraverso canali di diffusione passiva della membrana plasmatica dell'assone, dato il loro carattere isolante;
2) lo spessore delle cellule gliali della guaina mielinica isolante attuano come dielettrico di un condensatore, riducendo la capacità della membrana dell'assone;
Questi due punti mi sono chiari. Il primo è banale ed il secondo direi che si spiega con il fatto che la capacità $C=Q/V$ di un condensatore ideale è $C=(\kappa\epsilonA)/d$, quindi, la carica Q accumulabile sulla placca del condensatore, che nel nostro caso è la membrana dell'assone, è inversamente proporzionale alla distanza d tra le placche del condensatore, per unità di area, il che significa -direi- che le cariche che entrano nell'assone nell'unità di tempo si distribuiranno su un'area maggiore, aumentando la velocità della propagazione del potenziale d'azione (spero di non aver detto scemenze).
Trovo però anche scritto che
3) a causa della mielinazione la distanza tra i siti dei potenziali d'azione nei neuroni mielinati è maggiore che in quelli non mielinati, il che corrisponde a un minor numero di potenziali d'azione necessari per percorrere una data distanza assonale
e di questo terzo punto non riesco proprio a penetrare la ragione fisica. Se il potenziale d'azione, propagato dal flusso di ioni $Na^+$, impiega un tempo $\Deltat$ a percorrere la distanza $\Deltas$ tra due nodi di Ranvier in un assone mielinato, perché dovrebbe impiegare più tempo a percorrere la stessa distanza $\Deltas$ in un assone non mielinato? Forse gli ioni $Na^+$ entrati nel neurone frenano ad ogni pompa $Na^+$-$K^+$ che incontrano (e se fosse così, perché?)?
Se è valida la formulazione del punto 3), mi sembrerebbe logico che il potenziale d'azione si propagasse più velocemente in un neurone non mielinato, con le pompe $Na^+$-$K^+$ distribuite in maniera più rada che in uno dove sono più addensate, ma non mi sembra che tutto ciò abbia senso...
Sperando che qualcuno possa aiutarmi ringrazio tutti con tutto il cuore (o, meglio, con quei neuroni responsabili dei sentimenti di gratitudine
)!
Risposte
Mi fa piacere la domanda.
Sono Professore di Biochimica all'Università di Genova, Facoltà di Scienze MFN.
Ho numerose pubblicazioni sulla mielina e sono reperibili dul sito www.pubmed.com sotto il nome morelli panfoli
Che la mielina sia un "isolante elettrico" passerà alla storia come una delle più grandi cantonate prese dalla fisiologia e dalla biologia in generale.
La mielina non è un "isolante" perché non esiste la corrente elettrica da cui "isolarsi".
La mielina no ha nessuna capacitanza per il semplice motivo che non accumula elettroni.
La mielina in base alle ricerche del mio gruppo è una guaina energizzante e respirante,con metabolismo energetico con combustione=reazione tra glucosio e ossigeno con sviluppo di CO2 e produzione di energia chimica sotto forma di ATP.
Il potenziale di azione si trasmette allo stesso modo nei nervi non mielinati e in quelli mielinati. Solo che dalle ricerche in atto emerge che i nervi che trasmettono tanto necessitano di più energia e quindi si fanno mielinare. I nervi nascono tutti uguali. La mielina è quasi il 40 % del nostro cervello e dalle mie ricerche appare che è lei con l'energizzazione dei neuroni che controlla lo stesso impulso.
L'idea dell'"isolamentoelettrico" fu ufficializzata con una pubblicazione del 1949. Le misure fisiche effettuate allora da Huxley & Stamply erano assolutamente rudimentali ma colpisced che dopo 60 anni i fisici e i fisiologi di tutto il mpondo credano ancora alla favola.
La tua domanda è assolutamente pertinente. Infatti non si capisce perché sodio e potassio dovrebbero andare più veloci nel neurono mielinato.
I Biofisici, i Fisiologi, i Biologi più in generale non credono alle mie scoperte. Diciamo che in genere il mondo ufficiale e accademico della ricerca archivia la mia scoperta come idea bizzarra. Mi danno dell'eretico, scherzando, ma neanche tanto...
Sarà dura chiarire al mondo che la neurologia poggia su una nozione erronea. Credo che sia anche per questo che la neurologia non riesce a curare non una diconsi una delle numerose e purtroppo gravissime malattie neurodegenerative.
Vedo in prospettiva che l'Italia potrebbe acquistare meriti da queste mie scoperte. Ma so che sarà dura! Utilissimo sarà il web.
Sono Professore di Biochimica all'Università di Genova, Facoltà di Scienze MFN.
Ho numerose pubblicazioni sulla mielina e sono reperibili dul sito www.pubmed.com sotto il nome morelli panfoli
Che la mielina sia un "isolante elettrico" passerà alla storia come una delle più grandi cantonate prese dalla fisiologia e dalla biologia in generale.
La mielina non è un "isolante" perché non esiste la corrente elettrica da cui "isolarsi".
La mielina no ha nessuna capacitanza per il semplice motivo che non accumula elettroni.
La mielina in base alle ricerche del mio gruppo è una guaina energizzante e respirante,con metabolismo energetico con combustione=reazione tra glucosio e ossigeno con sviluppo di CO2 e produzione di energia chimica sotto forma di ATP.
Il potenziale di azione si trasmette allo stesso modo nei nervi non mielinati e in quelli mielinati. Solo che dalle ricerche in atto emerge che i nervi che trasmettono tanto necessitano di più energia e quindi si fanno mielinare. I nervi nascono tutti uguali. La mielina è quasi il 40 % del nostro cervello e dalle mie ricerche appare che è lei con l'energizzazione dei neuroni che controlla lo stesso impulso.
L'idea dell'"isolamentoelettrico" fu ufficializzata con una pubblicazione del 1949. Le misure fisiche effettuate allora da Huxley & Stamply erano assolutamente rudimentali ma colpisced che dopo 60 anni i fisici e i fisiologi di tutto il mpondo credano ancora alla favola.
La tua domanda è assolutamente pertinente. Infatti non si capisce perché sodio e potassio dovrebbero andare più veloci nel neurono mielinato.
I Biofisici, i Fisiologi, i Biologi più in generale non credono alle mie scoperte. Diciamo che in genere il mondo ufficiale e accademico della ricerca archivia la mia scoperta come idea bizzarra. Mi danno dell'eretico, scherzando, ma neanche tanto...
Sarà dura chiarire al mondo che la neurologia poggia su una nozione erronea. Credo che sia anche per questo che la neurologia non riesce a curare non una diconsi una delle numerose e purtroppo gravissime malattie neurodegenerative.
Vedo in prospettiva che l'Italia potrebbe acquistare meriti da queste mie scoperte. Ma so che sarà dura! Utilissimo sarà il web.
Grazie di cuore per la risposta!
Che bello leggerla: mi stavo ormai rassegnando a non riceverne...
$+oo$ grazie di nuovo e buone feste!!!
Che bello leggerla: mi stavo ormai rassegnando a non riceverne...
$+oo$ grazie di nuovo e buone feste!!!
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