L’impulso nervoso è assimilabile a una corrente elettrica che si propaga, tipicamente lungo il neurite, dal soma alle terminazioni nervose, cioè alle sinapsi. Qui l’impulso elettrico determina il rilascio del neurotrasmettitore (link) divenendo un impulso di tipo chimico modulabile. Il neurite o assone può avere lunghezza variabile da pochi millimetri fino ad un metro (come nel caso del nervo sciatico), in quest’ultimo caso la velocità di propagazione dell’impulso deve essere sufficiente a permettere una risposta adeguatamente rapida.
In generale le cellule viventi di un organismo presentano un potenziale di membrana di -70 mV (link) con l’interno positivo rispetto all’esterno. Questa differenza di potenziale tra i due lati della membrana plasmatici è determinata dalla differente concentrazione del potassio (prevalentemente intracellulare) e del sodio (extracellulare) e in gran parte viene mantenuta dall’azione della pompa elettrogenica ATPasica Na+/K+.
Quando il neurone viene eccitato da uno stimolo, avviene il fenomeno della depolarizzazione, che se raggiunge il potenziale di soglia, causa l’attivazione del potenziale di azione. Il superamento della soglia di depolarizzazione provoca l’apertura di alcuni canali sodio voltaggio-dipendenti. Questo evento provoca un massivo ingresso di sodio attraverso la membrana e quindi una ulteriore depolarizzazione, che può raggiungere i +30 mV. Se la fibra nervosa è nuda, cioè non presenta la guaina mielinica (link), la variazione del potenziale di membrana si propaga punto a punto, cioè determina l’apertura dei canali sodio adiacenti e la ripetizione dell’evento elettrico in ogni punto successivo della membrana. Se invece la fibra è mielinizzata, la propagazione dell’impulso potrà avvenire solo nei nodi di Ranvier, a livello dei quali la membrana dell’assone presenta i canali sodio voltaggiodipendenti. In realtà in quest’ultima modalità di propagazione, che viene chiamata saltatoria, l’impulso passa da un nodo di Ranvier a uno di 5/6 successivi e non a quello che ritrova immediatamente a monte.
Schema della propagazione dell’impulso in un assone non mielinizzato (in alto) e in un assone mielinizzato (in basso). da www.mfn.unipmn.it
La velocità con cui una fibra nervosa conduce un impulso dipende sia dal diametro della fibra (dimetro maggiore porta a una maggiore velocità dell’impulso), sia dalla presenza della guaina mielinica (la propagazione saltatoria è più rapida di quella punto a punto). Le fibre più veloci, che sono quelle che innervano i muscoli scheletrici, conducono l’impulso a una velocità di 130 m/s (circa 450 km/h), mentre quelle più lente, ad esempio i recettori sensitivi della pelle, raggiungono i 0.5 m/s (1,8 km/h).