Conoscendo le caratteristiche passive della membrana, si può comprendere come il potenziale d'azione si propaga e cosa determina la velocità di propagazione.
Quando un potenziale d'azione si propaga lungo l'assone, parte della corrente di sodio diretta verso l'interno, fluisce lungo l'interno dell'assone e produce una depolazizzazione locale "davanti" alla sede del potenziale d'azione. La depolarizzazione locale supera il valore soglia e il potenziale d'azione si genera nel segmento successivo dell'assone, la velocità con cui il potenziale d'azione si sposta dipende dalla distanza alla quale la membrana si depolarizza e questo dipende dalle caratteristiche elettriche passive dell'assone. La corrente di sodio equivale alla corrente iniettata da un microelettrodo inserito nell'assone.
La corrente sodica nell'assone non fluisce solo nella direzione a valle del neurone ma anche in direzione opposta dove si è già avuto un potenziale d'azione e quindi la membrana si trova in stato refrattario, per questo motivo il potenziale d'azione si propaga in una sola direzione.
La velocità di conduzione è determinata dalla resistenza e dalla capacità della membrana dell'assone: maggiore è la costante di spazio più lungo sarà il tratto depolarizzato e più velocemente si propagherà il potenziale d'azione; minore è la capacità della membrana, più velocemente essa raggiungerà la soglia. Quindi la propagazione sarà più veloce in un assone con elevata resistenza di membrana (rm), bassa resistenza interna (ri) e bassa capacità di membrana (Cm).
Una possibile strategia per aumentare la velocità di conduzione è di aumentare il diametro dell'assone riducendo così ri e quindi aumentando la costante di spazio.
Alcuni animali hanno sviluppato assoni molto grandi (es: calamaro gigante) ma evolutivamente un'altra strategia ha avuto maggiore successo.
Gli assoni di molti neuroni sono avvolti in manicotti di mielina della lunghezza di circa 1 mm interrotti da un segmento di circa 10 mm in cui l'assone non è mielinizzato (nodi di Ranvier).
La mielina è formata da cellule gliali e la sua presenza determina un aumento della rm e una diminuizione della Cm. La resistenza di membrana aumenta con il numero di membrane che può arrivare a 200, l'addizione di capacità in serie invece diminuisce la capacità totale. figura
Nella fibra mielinica il potenziale d'azione presente in un nodo di Ranvier determina un potenziale locale nel nodo adiacente che depolarizza la membrana al valore soglia e così il potenziale d'azione "salta" al nodo successivo (conduzione saltatoria). I canali per il sodio sono concentrati nei nodi e assenti nella membrana internodale. La mielizzazione comporta anche un minor dispendio energetico in quando sono coinvolti minori porzioni di membrana e quindi meno ioni la cui distribuzione tra fuori e dentro la cellula deve essere ripristinata dai trasporti attivi.
L'assone gigante di calamaro ha un diametro di 500-1000 mm e conduce il potenziale con una velocità di 20 m/s a 20 °C, la stessa velocità del potenziale d'azione di un assone di un neurone sensoriale del diametro di 1-5 mm.
La mielizzazione consente di aumentare la velocità di conduzione senza aumentare il volume del sistema nervoso.
Torna al programma Fisiologia generale
Fisiologia cellulare