Fig. 12. Conducerea impulsului nervos într-o fibră amielinică

Funcțiile fundamentale ale organismului uman (Biologie Corint, p. 15)

Figura ilustrează conductibilitatea celulei nervoase, adică faptul că potențialul de acțiune apărut într-un punct al axonului se propagă de-a lungul lui. Această transmitere a depolarizării în lungul fibrei nervoase este ceea ce numim impuls nervos. Axonul din desen este amielinic, adică nu are teacă de mielină. Manualul numește două astfel de cazuri: axonii cu diametrul mai mic de 2 µ și fibrele postganglionare. La un astfel de axon, potențialul de acțiune poate să apară în orice zonă a axolemei, membrana care acoperă axoplasma.

Același axon este desenat de două ori, iar în ambele desene impulsul înaintează de la stânga la dreapta. Liniile verticale întrerupte împart fibra în trei zone. Desenul de sus arată sarcinile electrice de pe cele două fețe ale membranei, iar cel de jos, ionii care trec prin ea.

Desenul de sus: sarcinile de pe membrană

În cele două zone laterale, semnele arată distribuția din repaus: sarcini pozitive pe fața externă a membranei și negative pe fața internă. Această distribuție inegală se datorează permeabilității selective a membranei, moleculelor nedifuzibile încărcate negativ din interior și pompei de NaX+\ce{Na+}/KX+\ce{K+}. În zona din mijloc, notată „impuls”, semnele sunt inversate: minus la exterior, plus la interior. Acolo membrana trece prin potențialul de acțiune, o modificare temporară a potențialului de membrană.

Săgețile negre curbe leagă zona impulsului de vecinele ei. În afara axonului, ele pornesc din zonele vecine și se îndreaptă spre zona impulsului, iar în interior pleacă din zona impulsului spre cele două zone vecine. Ele ilustrează ideea din manual că proprietățile electrice ale membranei permit depolarizarea regiunilor adiacente. Așa ajunge un potențial de acțiune să producă un nou potențial de acțiune în zona de alături.

De ce impulsul merge într-un singur sens

Săgețile leagă zona impulsului de ambele zone vecine, nu doar de cea din față. În capitolul despre celulă, manualul arată că un potențial de acțiune stimulează zonele adiacente ale membranei, propagându-se în ambele sensuri. Pe axon, însă, impulsul este condus într-o singură direcție, iar etichetele de sub desen spun de ce:

  • Zona refractară, în stânga, este locul în care s-a produs potențialul de acțiune anterior. Membrana ei se află în stare refractară absolută: canalele pentru NaX+\ce{Na+} sunt inactivate, iar oricât de intens ar fi stimulul, aici nu se poate obține un nou potențial de acțiune.
  • Zona ce va fi stimulată, în dreapta, nu a fost încă străbătută de impuls și poate răspunde. Doar aici poate apărea următorul potențial de acțiune.

Desenul de jos: ionii care trec prin membrană

Zonele poartă acum numele a trei potențiale de acțiune succesive: impuls anterior (fosta zonă refractară), impuls și impuls următor (zona ce va fi stimulată). Citite de la dreapta la stânga, ele arată ce se petrece, pe rând, în același punct al axonului când impulsul trece prin el:

  1. Impuls următor: aici ajung sarcinile pozitive venite din zona impulsului (săgeata orizontală îndreptată spre dreapta). În partea dinspre impuls, interiorul are deja câteva sarcini pozitive, iar mai departe este încă negativ, ca în repaus. Membrana se depolarizează, iar când potențialul de membrană atinge potențialul prag, se deschid canalele voltaj-dependente pentru NaX+\ce{Na+} și sodiul începe să intre (săgeata albastră întreruptă). Odată pragul atins, depolarizarea este spontană.
  2. Impuls: NaX+\ce{Na+} intră în axon (săgeata albastră plină), iar interiorul devine pozitiv. Este panta ascendentă a potențialului de acțiune, în care potențialul de membrană variază de la 65mV-65\,\mathrm{mV} la +40mV+40\,\mathrm{mV}.
  3. Impuls anterior: KX+\ce{K+} iese din axon (săgeata roșie), iar potențialul revine către valoarea de repaus. Este panta descendentă, adică repolarizarea, și interiorul redevine negativ. Sarcinile pozitive ajung și aici (săgeata orizontală îndreptată spre stânga), dar membrana este încă refractară și nu poate genera un nou potențial de acțiune.

Un potențial de acțiune nou în fiecare zonă

Fiecare potențial de acțiune de pe axon apare prin depolarizarea produsă de cel dinaintea lui, deci toate sunt consecința primului potențial de acțiune generat pe acel axon. De aceea, manualul consideră termenul de „conducere” impropriu: orice nou potențial de acțiune este un eveniment complet nou, care se regenerează de-a lungul axonului. În fibrele amielinice, viteza este de 10 m/s. În fibrele mielinizate, potențialul de acțiune apare la nivelul nodurilor Ranvier și „sare” de la un nod la altul, cu viteze mult mai mari, de 100 m/s (Figura 13). Potențialul de acțiune și rolul ionilor de sodiu și de potasiu sunt explicate în capitolul despre celulă (Figura 9 și Figura 10).