Un neurone è un elemento del sistema nervoso che è responsabile della ricezione e della trasmissione di informazioni in tutto il cervello tramite segnali elettrochimici. Le informazioni viaggiano attraverso il cervello sotto forma di un potenziale d’azione o di un impulso nervoso. Ciò inverte la carica elettrica di un neurone a riposo e il suo potenziale di membrana cellulare. Quando un neurone non sta generando un potenziale d’azione, si chiama neurone a riposo. A riposo, un neurone ha una membrana cellulare interna che è caricata negativamente rispetto all’esterno della membrana cellulare.
Una membrana cellulare è un confine esterno attorno a un neurone. È costituito da un doppio strato di lipidi o grassi ed è dove si trovano proteine, come i canali ionici. Il bi-strato lipidico funge da barriera e mantiene una divisione delle cariche elettriche attraverso la membrana cellulare attraverso pompe ioniche e canali ionici. Le pompe ioniche stabiliscono i gradienti di concentrazione ionica nella membrana e spostano gli ioni dentro e fuori dal neurone contro i loro gradienti di concentrazione. I canali ionici lavorano in opposizione alle pompe ioniche e consentono a determinati ioni di muoversi attraverso la membrana cellulare verso i loro gradienti di concentrazione.
La differenza potenziale attraverso la membrana cellulare di un neurone a riposo è chiamata potenziale a membrana a riposo. È l’energia elettrica attraverso la membrana di una cellula non stimolata, elettricamente eccitabile. I potenziali di neuroni a riposo vanno da meno-60 millivolt (mV) a meno-90 millivolt ma di solito sono meno-65 millivolt. Potenziali differenze tra le membrane cellulari si verificano a causa delle disparità nella concentrazione di ioni all’interno e all’esterno della cellula e perché le membrane cellulari sono permeabili o porose a quegli ioni particolari.
Una membrana cellulare ha un fluido intracellulare che ha un’alta concentrazione di ioni di potassio, bilanciata da ioni o anioni caricati negativamente. La membrana cellulare è impermeabile a questi particolari anioni, il che significa che quegli ioni non sono in grado di muoversi attraverso la membrana cellulare. Il fluido esterno alla membrana cellulare costituisce una soluzione diluita di cloruro di sodio.
Un neurone a riposo ha un afflusso di ioni di sodio nel neurone, attraverso la membrana cellulare attraverso canali ionici di sodio. Questo viene quindi bilanciato da un efflusso di ioni di potassio attraverso canali ionici di potassio. A riposo, o quando una membrana neuronale è polarizzata, il potenziale di membrana rimane vicino al potenziale di equilibrio del potassio. Ciò significa che la membrana neuronale è costituita principalmente da ioni di potassio. Una membrana neuronale viene depolarizzata quando riceve un segnale eccitatorio o un potenziale d’azione, con conseguente afflusso di ioni sodio e un neurone che non è più a riposo o inattivo.