La membrana del neurone a riposo

In un neurone e riposo questa differenza di potenziale si aggira intorno a -65 mV (varia tra -40 e -80 mV).

La differenza del potenziale elettrico in una cellula a riposo dipende da 2 fattori:
1)    Dall’ineguale distribuzione degli ioni elettricamente caricati sulle 2 facce della membrana e in particolare degli ionio sodio e potassio (caricati positivamente) e degli aminoacidi e delle proteine (caricati negativamente);
2)    Dalla permeabilità selettiva della membrana verso uno solo di questi ioni: il potassio (K+).

L’ineguale distribuzione degli ioni positivi su ciascuno dei 2 lati della membrana viene mantenuta da una proteina di membrana, che pompa sodio (Na+) fuori dalla cellula e potassio al suo interno. Questa pompa Na+ – K+ mantiene bassa la concentrazione di sodio nella cellula ed elevata quella del potassio.

La membrana cellulare è inoltre selettivamente permeabile agli ioni potassio, in quanto possiede canali ionici (srutture simili a pori) altamente permeabili ai K+  e molto meno agli ioni sodio. Quando la cellula è a riposo questi canali sono aperti e gli ioni potassio tendono ad uscire. Man mano che i K+ abbandonano la cellula essi si lasciano dietro una nuvola di cariche negative non neutralizzate, in modo che la carica netta presente sulla faccia interna della membrana diviene più negativa di quella esterna.

Quindi quando un neurone è a riposo, sulla faccia esterna della membrana esiste un eccesso di cariche positive, mentre all’interno vi è un eccesso di cariche negative. Il potenziale di membrana di riposo dipende dalla differenza della carica elettrica netta presente sulle 2 facce della sua membrana cellulare.

Nelle cellule eccitabili (cellule nervose o fibre muscolari), il potenziale di membrana di riposo può andare rapidamente incontro a notevoli variazioni, le quali vengono utilizzate come meccanismo di segnalazione.
Il potenziale d’azione è una variazione rigenerativa del potenziale di membrana. Esso viene condotto lungo l’assone della cellula fino alle sue terminazioni, che sono in rapporto con altre cellule eccitabili, e così hanno inizio i processi di comunicazione con altre cellule. È un impulso di tutto-o-nulla che si propaga attivamente lungo l’assone in modo tale che la sua ampiezza resti inalterata fino alle terminazioni periferiche dell’assone stesso. Dura circa un millisecondo (1ms),al termine del quale la membrana riacquista le sue proprietà di riposo: normale separazione delle cariche e maggiore permeabilità verso gli ioni potassio rispetto agli ioni sodio.
I neuroni, oltre ai potenziali d’azione che sono segnali a lungo raggio, producono segnali locali: i potenziali di recettore e i potenziali sinaptici. Essi non si propagano attivamente e perciò si riducono di ampiezza fino a scomparire entro pochi millimetri.

Sia i segnali a lungo raggio che i segnali locali sono il prodotto di variazioni che determinano un aumento o una diminuzione del potenziale di membrana rispetto al suo valore di riposo.
Una riduzione del potenziale di membrana si chiama depolarizzazione (es. da -65 a -55 mV); la depolarizzazione è eccitatoria, visto che tende ad aumentare la capacità delle cellule di generare un potenziale d’azione.
Al contrario, un aumento del potenziale di membrana è detto iperpolarizzazione (es. da -65 a -75 mV); essa è inibitoria, perché riduce la capacità di una cellula di dare origine ad un potenziale d’azione.
→  Ogni neurone o è eccitatorio o è inibitorio, quindi o eccita o inibisce tutti i neuroni ad esso collegati. Due  inibizioni equivalgono ad un’eccitazione, quindi inibendo (bloccando) un neurone inibitore l’inibizione viene eliminata.