Cellule nervose a riposo hanno una carica elettrica attraverso il loro membrane: l'esterno della cella è caricato positivamente e l'interno della cella è caricato negativamente. La depolarizzazione si verifica quando la cellula nervosa inverte queste cariche; per riportarli in uno stato di riposo, il neurone invia un altro segnale elettrico. L'intero processo si verifica quando la cellula consente a ioni specifici di fluire dentro e fuori la cellula.
Come funziona la polarizzazione
La polarizzazione è l'esistenza di cariche elettriche opposte su entrambi i lati di una membrana cellulare. Nelle cellule cerebrali, l'interno è caricato negativamente e l'esterno è caricato positivamente. Sono necessari almeno tre elementi per renderlo possibile. Innanzitutto, la cellula ha bisogno di molecole come sali e acidi, che hanno cariche elettriche su di esse. In secondo luogo, la cellula ha bisogno di una membrana che non lasci passare liberamente attraverso di essa le molecole caricate elettricamente. Tale membrana serve per separare le cariche. Terzo, le cellule devono avere delle pompe proteiche nella membrana che possono spostare le molecole caricate elettricamente su un lato, immagazzinando un tipo di molecola su questo lato e un altro tipo sull'altro.
Diventare polarizzati
Una cellula si polarizza spostando e immagazzinando diversi tipi di molecole caricate elettricamente su diversi lati della sua membrana. Una molecola elettricamente carica si chiama an ione. I neuroni pompano ioni sodio da se stessi, mentre apportano ioni potassio. A riposo – quando la cellula non invia un segnale elettrico ad altre cellule – un neurone ha circa 30 volte più ioni sodio all'esterno che all'interno; il contrario vale per gli ioni potassio. L'interno della cellula contiene anche molecole chiamate acidi organici. Questi acidi hanno cariche negative su di loro, quindi si aggiungono alla carica negativa all'interno della cellula.
Depolarizzazione e potenziale d'azione
Un neurone comunica con un altro neurone inviando un segnale elettrico ai suoi polpastrelli, che fa sì che i polpastrelli rilascino sostanze chimiche che stimolano una cellula vicina. Conosciuto come potenziale postsinaptico, questo segnale elettrico e tipo di potenziale definisce una depolarizzazione graduale della membrana. Se è abbastanza grande, attiverà un potenziale d'azione. I potenziali d'azione si verificano quando il neurone apre i canali proteici nella sua membrana. Questi canali consentono agli ioni sodio di fluire dall'esterno della cellula nella cellula. L'improvviso flusso di sodio nella cellula cambia la carica elettrica all'interno della cellula da negativa a positiva, che cambia anche l'esterno da positivo a negativo. L'intero evento da depolarizzazione a ripolarizzazione avviene in circa 2 millisecondi, consentendo ai neuroni di attivare il potenziale d'azione in raffiche veloci che consentono la comunicazione neuronale.
Processo di ripolarizzazione
Un nuovo potenziale d'azione non può aver luogo finché non viene ripristinata la corretta carica elettrica attraverso la membrana del neurone. Ciò significa che l'interno della cellula deve essere negativo, mentre l'esterno deve essere positivo. Una cellula ripristina questo stato, o si ripolarizza, attivando una pompa proteica nella sua membrana. Questa pompa è chiamata pompa sodio-potassio. Per ogni tre ioni sodio che pompa fuori da una cellula, ne pompa due di potassio. Le pompe lo fanno fino a quando non viene raggiunta la carica adeguata all'interno di una cella.