4 Elettrofisiologia4. Elettrofisiologia

Testi consultati:

D’Angelo Peres: Fisiologia: Molecole, cellule e sistemi, Edi-ErmesAidle The ph siolog of e citable cells Cambridge Uni PressAidley: The physiology of excitable cells, Cambridge Univ. PressNicholls: From Neuron to Brain, Sinauer

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Galvani: preparato nervo crurale zampa della rana

Galvani, 1791:“Sulle forze elettriche nel movimento muscolare”

Arti inferiori coi nerviSpinal midolla di una rana

A: Porzione di spinal midolla

1° esperimento di Galvani 3° esperimento di Galvani

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liberata dal canal vertebraleB: Canal vertebraleC: Nervi cruraliD: Arti inferiori

Potenziale di lesione misurato col galvanometro(Dubois Raymond, 1848)

Avvento dell’oscilloscopio, dei microelettrodi e degli amplificatori adattatori di impedenza (1950)

Preparato nervo-muscoloAvvento del computer e dei convertitori A-D (1970)

L’eccitazione produce temporaneo azzeramento del potenziale di lesionedel potenziale di lesione

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Il neurone

Il neurone è l’unità di base del sistema nervoso in cui l’informazione è condotta mediantecondotta mediante segnali elettrici stereotipati: potenziali graduali locali e

i li d’ ipotenziali d’azione propagati.

L i i è t diLa sinapsi è punto di contatto tra due neuroni o tra un neurone e l’organo bersaglio. Alla g gsinapsi l’informazione è trasmessa generalmente mediante il rilascio di sostan eil rilascio di sostanze chimiche (i nurotrasmettitori)

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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)

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1. Con l’elettrodo di stimolazione extracellulare la depolarizzazione avviene al catodo

La variazione del potenziale della membrana è tt t il i di t ttottenuta con il passaggio di corrente attraverso

gli elementi elettrici passivi; la corrente (convenzionalmente positiva) fluisce dal + al -

2. Con l’elettrodo intracellulare la depolarizzazione avviene all’anodo

La corrente al

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La corrente al catodo è iperpolarizzante

Refrattarietà

RefrattarietàCurva Intensità-durata

Accomodazione

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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 le fibre hanno elocità di cond ione di ersa (le fibre di raggio minore hanno minore elocità)

Potenziale d’azione composto

2. le fibre hanno velocità di conduzione diversa (le fibre di raggio minore hanno minore velocità)

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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)

nel punto di iniezione della corrente:V = i *r = q/c

t →

Im = -dil/dx il = -(dV/dx)/ riV = i * r = (r / r ) (d2V/dx2)

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V = irm rm = q/cmVon = V∞(1-exp (-t/τ)), V∞= I*rmVoff = V0 exp(-t/τ)τ = rm*cm (costante di tempo)

V = im rm = (rm/ ri) (d V/dx )(rm/ri) = λ2

Vx = V0 exp(-x/λ)λ = √(rm/ri) (costante di spazio)

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

con d 5nm

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La velocità di conduzione del potenziale d’azione varia con la costante di spazioλ = √(rm/(ri+ro) λ = √((Rma)/(2ρi))

Assone sospeso in aria

Potenziale d’azione composto nel nervo sciatico della rana toro

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Fibre amieliniche:Conduzione per circuiti locali

Fibre mieliniche:Conduzione saltatoria

La conduzione per circuiti locali può essere rivelata dopo aver bloccato il potenzialerivelata dopo aver bloccato il potenziale d’azione: potenziali estrinseci

Nella conduzione saltatoriala corrente entrante (INa) è presente solo ai nodi

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