4.4 Elettrofisiologia Testi consultati: D’Angelo Peres: Fisiologia: Molecole, cellule e sistemi, Edi-Ermes Aidley: Aidle The physiology of e citable cells Cambridge Uni Press ph siolog excitable cells, Univ. Nicholls: From Neuron to Brain, Sinauer 23 Galvani: preparato nervo crurale zampa della rana Galvani, 1791: “Sulle forze elettriche nel movimento muscolare” Arti inferiori coi nervi Spinal midolla di una rana A: Porzione di spinal midolla liberata dal canal vertebrale B: Canal vertebrale C: Nervi crurali D: Arti inferiori 1° esperimento di Galvani 3° esperimento di Galvani 24 Potenziale di lesione misurato col galvanometro (Dubois Raymond, 1848) Avvento dell’oscilloscopio, dei microelettrodi e degli amplificatori adattatori di impedenza (1950) Preparato nervo-muscolo Avvento del computer e dei convertitori A-D (1970) L’eccitazione produce temporaneo azzeramento del potenziale di lesione 25 Il neurone Il neurone è l’unità di base del sistema nervoso in cui l’informazione è condotta mediante segnali elettrici stereotipati: potenziali graduali locali e potenziali d’ i i li d’azione propagati. La i L sinapsi è punto di i t contatto tra due neuroni o tra un neurone e l’organo bersaglio. Alla g g sinapsi l’informazione è trasmessa generalmente mediante il rilascio di sostan e sostanze chimiche (i nurotrasmettitori) 26 Registrazione extracellulare Registrazione monofasica Registrazione bifasica La soglia e la relazione tra intensità e risposta: (1) in un nervo (registrazione extracellulare) (2) in una fibra (registrazione intracellulare) 27 1. Con l’elettrodo di stimolazione extracellulare la depolarizzazione avviene al catodo La variazione del potenziale della membrana è ottenuta con il passaggio di corrente attraverso tt t i t tt gli elementi elettrici passivi; la corrente (convenzionalmente positiva) fluisce dal + al - 2. Con l’elettrodo intracellulare la depolarizzazione avviene all’anodo La corrente al catodo è iperpolarizzante 28 Curva Intensità-durata Refrattarietà Refrattarietà Accomodazione 29 Potenziale d’azione composto Il potenziale d’azione composto registrato a distanza crescente dal punto di stimolazione mostra che: 1. l’ampiezza dipende dal numero di fibre eccitate; 2. 2 le fibre hanno velocità di cond ione di ersa (le fibre di raggio minore hanno minore velocità) elocità conduzione diversa elocità) 30 Proprietà elettriche della membrana: La risposta di potenziale ad una variazione a gradino della corrente rivela le proprietà di un cavo conduttore con una costante di tempo e una costante di spazio Per t → ∞: V = V0 exp(-x/λ) t→ nel punto di iniezione della corrente: V = irm*rm = q/cm r Von = V∞(1-exp (-t/τ)), V∞= I*rm Voff = V0 exp(-t/τ) τ = rm*cm (costante Im = -dil/dx il = -(dV/dx)/ ri V = im* rm = (rm/ ri) (d2V/dx2) (rm/ri) = λ2 Vx = V0 exp(-x/λ) di tempo) λ = √(rm/ri) (costante di spazio) 31 Le costanti di cavo conduttore nelle fibre nervose e muscolari E = V/d = 2*105 V/cm, con d = 5nm La costante di tempo spiega la relazione tra intensità e durata 32 La velocità di conduzione del potenziale d’azione varia con la costante di spazio λ = √(rm/(ri+ro) λ = √((Rma)/(2ρi)) Assone sospeso in aria Potenziale d’azione composto nel nervo sciatico della rana toro 33 Fibre amieliniche: Conduzione per circuiti locali Fibre mieliniche: Conduzione saltatoria La conduzione per circuiti locali può essere rivelata dopo aver bloccato il potenziale d’azione: potenziali estrinseci Nella conduzione saltatoria la corrente entrante (INa) è presente solo ai nodi 34